近日，來自俄羅斯圣光機大學(ITMO University)和圣彼得堡州立大學化學研究所的研究人員宣布，團隊開發了一種新的激光誘導銅沉積方法，該方法可以在玻璃表面高效地印刷刻制銅質微紋樣涂層，不僅速度更快而且更經濟。
這種過程使用了一種商業上可用的納秒光纖激光器，最大平均功率為20W。據悉，該方法使用了深層共晶溶劑(deep eutectic solvent)，并結合了現有方法的優點，同時使打印過程更便宜，比傳統方法速度快了100倍。在印制成功后，這些微紋樣圖案可以用于各種設備，如化學傳感器、柔性電子產品和防盜系統。
電子主板和印刷電路板上覆蓋著若干導電的微圖案，這些微圖案相互連接，并與主板的其他元件相連。圖案本身可以通過光刻等方法產生。光刻是一種深度印刷技術，將圖案從一個線圈轉移到另一個線圈，然后電沉積。
不過，光刻過程通常比較耗時的，通常一塊芯片上的圖案就需要大約40個小時來打造。此外，其他方法在材料上覆蓋銅層時，又往往需要昂貴的設備和大量的溶劑。總體來看，這些方法在小批量生產中都很不經濟可行。
通常，直接激光書寫和化學沉積會是更有效的方法。這些方法可以更快、更環保，以及更靈活地產生微觀圖案。然而，它們仍然需要使用昂貴的飛秒激光和有毒溶劑，而且其穩定性還會受到外部條件的破壞。
據介紹，微圖案的編寫通常會分幾個階段來完成。首先，研究人員清除玻璃表面的污垢、灰塵和指紋，因為任何留在表面上的殘留物都會影響接下來的化學過程，以及激光和表面的相互作用。然后，采用激光誘導微等離子體技術制備表面。這個階段需要把玻璃放在鈦板上，然后用激光輻射產生的等離子體進行處理。因此，鈦的燃燒產物和氧化物會以小顆粒的形式產生一種深色的銅綠，形成額外的結晶中心。這個過程改變了玻璃表面，增加了它的附著力。
接著，再把酒石酸、醋酸銅和氯化膽堿制成的深度共晶溶劑放在玻璃上。這種溶劑的組成比現有的方法更便宜、更環保，而且它還能在較高的溫度下快速分解高濃度的金屬鹽。這對于更有效地在玻璃上用銅合成電線是必要的。同時，與有機溶劑和水基溶劑相比，深層共晶溶劑可以儲存更長時間，并且用量上更為節省。
再接著，需要在溶劑潤滑的表面上再加一層玻璃以去除氣泡，使溶劑更均勻地擴散，并保持在加工區域內。當受到高溫和激光輻射時，溶劑會變稠并引發諾亞效應(Noah Effect)，使液體從玻璃中心擴散到邊緣，這種設計效果被研究人員戲稱為“三明治”。
最后，夾層再次受到激光輻射，在下面的玻璃上形成之前使用圖形軟件設計的微圖案。根據研究人員目前的觀察，它們可以形成任何形狀。例如，圓形和線條可以用于SPE(絲網印刷電極)，或具有多種角度的復雜形狀用于多功能傳感器。
這種新方法可以應用于不同的領域，比如化學傳感器的開發。這些裝置可以對化學環境中成分的含量和體積的變化作出反應。
這種方法還可以用于制造RFID標記，常見于防盜等應用場景。由于這種新方法能夠創建非常復雜的輪廓，最終就能溯源并判斷出某個商品具體來自哪個品牌商店。
然而，根據研究人員的說法，這些并不是唯一的應用：“通常，有磨損圖案的電子電路板會被處理掉。然而，我們的方法能夠翻新它。”ITMO國際激光微米和納米技術L的研究員葉卡捷琳娜·阿維洛娃(Ekaterina Avilova)表示。“我們也希望上述方法能夠成功應用在柔性電子產品方面，因為我們的技術可以用于設計柔性屏幕或生理傳感器。”
此文來自于：科維網激光