在智能穿戴、仿生电子等前沿领域，如何让电路像“皮肤”一样贴合复杂曲面，一直是制约技术发展的关键瓶颈。近日，清华大学高端装备界面科学与技术全国重点实验室生医装备团队在高精度曲面微纳制造领域取得突破性进展，提出一种全新的“图案化掩膜转印光刻”技术，成功在复杂曲面上高效、高精度制备微米级图案。这项成果以“基于自组装涂层的任意曲面图案化掩膜转印光刻技术”（Stamping Lithography on Arbitrary Surfaces based on Self-Assembly of Colloidal Particles）为题，发表于《Advanced Science》，为未来三维曲面电子器件的规模化制造提供了一种全新的可行路径。

图1 工艺基本流程

团队采用已开发的张力梯度诱导纳米颗粒液气界面快速大面积自组装方法，通过密排有序胶体颗粒自组装结构替代了传统的光刻胶旋涂工艺，规避了在曲面上的匀胶难题；同时自组装过程可以直接在曲面模板上进行，减少了转移过程中模板变形造成的缺陷。另外，相对于液体油墨，胶体颗粒有效避免了油墨在印章小尺寸间隙中的毛细填充，具有高精度的优势，也能避免在曲面上发生流动或蒸发等形成缺陷的问题；并且多层胶体颗粒能够进行层间滑移以适配印章的形变。该工艺无需复杂的工程设备，相对于激光加工、光刻等技术路径具有较大的设备成本优势。

该方法展现出高效率、高精度、高兼容性的三大优势，凸显其广阔的应用潜力。（1）高效率：转印过程工艺简单，适用于大面积制造（实验中已实现超过500 cm²曲面加工）；（2）高精度：在复杂曲面上可实现10 μm线宽的电路图案，满足多数曲面电子器件的精度需求；（3）高兼容性：后续刻蚀工艺与传统平面电路制造完全兼容，可使用金、银、铜等多种导体材料，便于产业化衔接。为验证实用性，团队在半球形表面上成功制造出功能性触摸开关电路，并展示了在大面积非可展曲面上制备均匀微米级网栅的能力，为共形天线、智能蒙皮等电磁调控应用奠定工艺基础。

该项技术在保留传统工艺的材料与设备优势的同时，又突破了曲面适配难题，为平面光刻行业提供了一种曲面拓展手段。后续团队将继续优化工艺，在曲面上实现更均匀的压力与温度控制，以进一步提升掩膜层质量，推动该技术走向更高精度与更稳定量产。

图2 在非可展曲面上制备的电路样品

清华大学机械系2022级博士生余郭煦和2023级博士生张和杨为论文第一作者，汪家道教授、马原助理研究员为论文的共同通讯作者，翁鼎副研究员、陈磊助理研究员，博士生李一明、宋乐乐和贾静琳等在该工作中做出贡献。该工作得到国家自然科学基金面上项目等项目经费支持。

文章链接:https://doi.org/10.1002/advs.202518380