微型电子装置系统(简称为MEMS)出现于纳米机械之前,它是更小的纳米机械的近亲,已经融入了许多人的生活。MEMS,尺寸小于一毫米的完整机械是各种消费品的关键组件,包括:喷墨式打印机、游戏主机平台控制器、智能手机、车内安全系统,如安全气囊展开控制、动态稳定性控制和轮胎压力传感器,以及医药应用中的便携式血压传感器和单晶片实验室诊断。
到目前为止,MEMS最大的一个好处就是它与标准微电子制造的普遍兼容性。而它的负面特点就是这些标准程序限制了制作MEMS的材料(以硅为基本材料),每张芯片的价格着实很贵,如果它没办法适应多芯片系统、弯曲表面或弹性基片的话,效果的达成也很困难。
其实,如果MEMS与弹性表面相结合的想法能够实现,就可以推进车辆或人类皮肤感应器的应用。(我想你可能知道,如果当航空器正在飞行的时候,想要盖上电子器件的薄外罩时会遇到何种压力,但是你必须关上它才能起飞和降落……)。如果需要创造出大面积的阵列,例如使用卷到卷的印刷方式,弹性基片就是一个好方法。
所以由Vladimir Bulović领导的一组MIT科学家就研发出了一种技巧,用微触点打印的方式将MEMS装置电镀上弹性基片。它的工作原理是这样的:将一层薄薄的金属薄膜按照设定好的形状镀在一片平整的塑料(聚二甲硅氧烷或PDMS)上,这片塑料已经事先涂上了一层有机分子脱模层,形成了一块非粘性表面。用同样的塑料制作出一个标记,但是用表面有沟槽的图案压印表面,并将导电涂层(铟锡氧化物)与金属层接触。然后快速地剥落施体层(就像剥落胶布一样),由于有分子脱模层,金属结构还会粘在表面有沟槽的标记上,像桥梁一样搭在背脊和压痕上,所以它可以与表面一起弯折和伸缩。将薄膜与电源或者信号传感器相连,然后就可以在驱动、压力传感和声波探测器上使用了。这种接触转印方法也解决了MEMS对材料类型的限制,大大增加了它们在装置上的适用性。
V. Bulovic et al. ; DOI: 10.1002/adma.200903034