柔性电子跨尺度喷印制造中动力学行为与多场调控

柔性电子以其独特的柔性/延展性以及制造高效、成本低等特点，在信息、能源、国防等领域具有广泛应用前景。本项目针对RFID、柔性显示器等柔性电子器件大批量、大面积、高效制造要求，从材料特性、工艺机理、装备原理等方面围绕"柔性电子器件跨尺度制造中动力学行为与多场调控"科学问题开展多学科交叉研究。揭示聚合物纳米尺度上复合与改性机理、外场作用下有机墨液喷射动力学行为以及微纳结构沉积成形性能演变规律，建立基于静电纺丝喷印/直写的微纳结构连续可控图案化制造新原理；突破喷头阵列优化设计与制造、喷射工艺参数匹配与控制、高速工况下喷印头精确定位等柔性电子批量化制造关键技术，建立集微纳结构高精度喷印/直写、喷墨头精密定位与运动控制、柔性基板卷到卷高效传输等功能于一体的柔性电子器件卷到卷喷墨打印实验平台，为柔性电子规模化制造提供理论基础和技术源泉，提升我国微纳制造基础研究水平。

围绕柔性电子跨尺度喷印的动力学行为与多场调控科学问题，在工艺机理、关键技术和原理样机等方面取得进展:.1. 高分子墨液纳米尺度上复合与改性及其对喷印性能影响机理： PEO提高了绝缘层材料PVPh/异丙醇的温度特性和电纺丝性能，Ag纳米粒子的掺杂提高了 PEDOT:PSS溶液导电性；利用2,5-二溴-3-己基噻吩合成了聚-3-已基噻吩半导体；通过改变二甲基乙酰胺/丙酮比例制备乙基纤维素纤维膜。.2. 外场作用下纳米复合墨液喷射过程中动力学行为与调控机制：建立力控电纺丝直写工艺的动力学模型，揭示了射流飞行行为和纤维图案形貌之间的映射关系；提出力控电纺丝直写新工艺，通过引入机械拉力实现200nm纤维定位和形貌控制、波纹结构及小沟道的快速制备。.3. 柔性基材上微纳结构沉积成形机理：发现了直写过程的蛙跳行为和液线断裂长度效应，实现有序珠链结构、多级微阵列可控自组装；发展了呼吸图法制备蜂窝状多孔薄膜的理论与方法；建立了薄膜-基板结构的建模与求解体系，为柔性混合电子集成提供依据。.4. 高速射流运动协同控制与卷到卷高效制造原理：提出基于鞭动效应与转印技术制造可拉伸的薄膜图案新工艺，利用力电纺丝工艺在预应变弹性PDMS基板实现波纹结构高效制造，揭示了R2R制造过程中材料属性和工艺参数的影响。.5. 独立可控微细喷头阵列的设计与制造：基于光刻等工艺制造了硅基阵列化喷头和两种同轴喷嘴，实现EHD喷印和多种材料同轴直写；提出了多级电压控制方法，实现多喷嘴电流体喷印系统独立可控喷射。.6. 柔性电子器件高精度喷印/直写装置研制与工艺试验：研发了多功能电流体动力喷印平台，集成了阵列喷嘴、R2R、微环境控制、视觉反馈等，制备了柔性场效应晶体管、压电传感器及气体传感器。.在Chem. Soc. Rev.、Nanoscale、Angewandte Chemie等期刊发表论文70余篇，其中SCI论文43篇（IF>5论文12篇，IF>10论文3篇，封面论文3篇）；出版1部著作《柔性电子制造—材料、器件与工艺》；申请国家发明专利60项，其中授权17项；培养研究生22名，其中博士生6名；受邀/会议报告30余次；获得国家技术发明二等奖1项、湖北省技术发明一等奖1项、瑞士日内瓦国际发明展金奖1项；获得何梁何利奖科技创新奖1项、科技部中青年科技创新领军人才1人、国家优秀青年基金2项、教育部新世纪优秀人才3人。