印章法制备的物理或化学图案化表面具有广泛的应用，方法原理为首先将墨水吸附到印章表面，然后将印章表面与基底表面接触，从而使墨水从印章表面转移到基底表面。上个世纪90年代中期，哈佛大学George M. Whitesides教授课题组利用印章原理发明了软接触打印技术（Soft Lithography）。为提高软接触打印分辨率，美国西北大学Chad A. Mirkin教授课题组于2008年开发了聚合物蘸笔技术（Polymer Pen Lithography）。然而，上述技术从原理上存在一个缺陷：印章表面吸附的墨水的量有限，连续打印中打印次数存在上限；并且在连续打印中因印章表面墨水的逐渐减少，从而导致打印到基底上的墨水量逐渐衰减。

  针对这一挑战，德国奥斯纳布吕克大学Martin Steinhart教授课题组与德国卡尔斯鲁厄理工学院Michael Hirtz博士课题组合作，设计开发了一种多孔海绵状聚合物印章，实现了墨水连续高品质大面积（cm²）的打印（图1）。该研究结果近日以“Scanner-Based Capillary Stamping”为题发表在材料学顶级期刊《Advanced Functional Materials》杂志上。

图1、扫描印章打印原理示意图及打印结果。

  在本工作中，他们以嵌段共聚物聚苯乙烯-聚（2-乙烯基吡啶）（PS-b-P2VP）为模型聚合物，通过热压印制备图案化印章（图2a,b），然后通过乙醇选择性溶质使聚合物印章产生多孔结构（图2c,d；图3）。

图2、多孔印章制备过程示意图：a)通过热压印制备图案化印章；b)印章与硅模板无损自动分离；c)印章在乙醇中选择性溶胀；d)多孔印章。

图3、多孔印章表征：a)多孔印章照片，其中“1”为多孔印章，“2”为多孔玻璃；b,c)多孔印章SEM俯视图；d–f)多孔印章SEM切面图。Scale bars：（b）100微米；（c）1微米；（d）50微米；（e,f）500纳米。

  图4a–c为印章所配套的Holder,图4d–e为扫描毛细印章打印示意图。图5为扫描毛细印章打印结果，墨水为oligo(1-decene)。其中图5a,b为第1次打印循环，图5a中红色虚线内液滴阵列为印章中一个接触点连续打印80次所得；图5c,d为第10次打印循环结果。即印章中每个接触点可以至少打印800个尺寸均匀的液滴。

  此外：1）该工作中，通过调控基底表面的化学性质和打印接触时间，可以调节所得液滴的尺寸；

  2）该工作中，打印过程受计算机程序控制，印章中每个接触点可以打印设计的液滴图案；

  3）该工作中，作者还探究了多种墨水打印的可行性。

图4、a–c）为印章所配套的Holder；d–e）为扫描毛细印章打印示意图。Scale bars：（a）–（c）1 厘米。

图5、扫描毛细印章打印结果：a,b）为第1次打印循环，即a）中红色虚线内液滴阵列为印章中一个接触点连续打印80次所得；c,d)为第10次打印循环。Scale bars：（a）和（b）为100微米；（c）和（d）为50微米。

  该论文第一作者兼通讯作者为德国奥斯纳布吕克大学侯佩龙博士（目前为德国德累斯顿工业大学博士后研究员）。德国卡尔斯鲁厄理工学院Ravi Kumar博士为共同一作。Ravi Kumar博士、Michael Hirtz博士和Martin Steinhart教授为论文的共同通讯作者。该工作得到德国明斯特大学Harald Fuchs教授和德国莱比锡大学Dirk Enke教授的通力合作。侯佩龙博士特别感谢武汉大学薛龙建教授多次富有成效的讨论。该论文得到欧洲研究委员会ERC Consolidator Grant和德国卡尔斯鲁厄理工学院的资助。

  论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202001531