作者：南山
在印刷电子制造中，打印前的基底处理同样霸占主要地位，并且对付制备的器件的性能会产生很大的影响。这里所谓的“前处理”并不局限于传統印刷行业里的印前工艺，还包括了电子产品所须要对基底材料的预处理方法。因此本部分紧张是先容印刷电子产品中对基底材料所进行的各种处理环节。基底的前处理过程紧张包括表面能、涂层等宏不雅观基底特性的处理，同时还会涉及到一些风雅化构造的基材预处理。
表面能处理
高表面张力墨水特殊是水性溶剂难以在低表面张力基底铺展，因此在打印之前须要对基底材料进行亲水性处理，并且亲水性的处理程度也将直接影响打印的分辨率、均匀度和材料附着力等成分。亲水性处理不但可以提高器件的打印精度和与基底的附着力，优化的铺展特性非常有利于制备平整均匀的薄膜。亲水性的处理须要调节到适宜的程度，处理不敷，会导致墨滴难以铺展，而过度的处理则会导致墨滴在基底上的过度铺展，直接影响了打印的精度和准确度。
所谓的亲水化处理,实质上便是通过改变材料表面的化学基团来达到增加表面能的目的。对付印刷电子产品所用的各种衬底而言,氧化反应是最紧张的亲水化处理办法。目前最常见的亲水化处理办法是利用等离子体或臭氧直接氧化材料的表面，包括等离子体处理、电晕、紫外等办法。
在上述方法中，电晕处理在家当界被广泛采取。电晕处理的事情事理是利用高电压在材料表面所产生的等离子体空气及其衍生物与材料发生氧化反应，从而达到亲水化的目的。与在真空环境下的等离子体处理比较，电晕不须要封闭的低压腔体，也不须要高纯气体的供应，更加适宜大规模的工业化生产。
在实验室中，更多采取的是等离子体处理的办法。虽然等离子体处理的条件相对苛刻，但上风也非常明显:可以针对性地利用高纯度气体以特定的等离子，全体过程温和可控，可通过参数来得到最佳的处理效果。除了亲水化效果外，氧化反应还可以去除材料表面的油污等身分，担保材料整体的表面能均一化。其余,对付氧化锢锡(ITO)、银等电极材料,氧化反应还有增加功函数的浸染。
除氧化处理外，改进基底材料表面能的常用方法还有表面自组装理办法。所谓表面自组装处理，便是利用润色材料分子与承印材料之间的相互浸染使其在承印材料表面自发附着一层润色材料的方法。经由处理的承印材料表面常日有序排列一层润色材料，其表面能将与润色材料对外团的表面能附近，从而达到改进材料表面能的目的。自组装处理的一个主要浸染便是可以选择性的降落材料的表面能以实现疏水化，提高油性溶剂的浸润性。已公开的表面自组装改进表面能宣布中，最范例的是硅烷类(如十八烷基三氯硅烷)在硅表面的自组装，以及巯基烷烃类在金属表面的自组装。
以自组装模式在基底表面成长一层单分子薄膜进行基底表面的改性
涂层处理
涂层处理紧张是针对纸张、布料等分外材质，这些材料表面常日存在溶液渗透、粗糙度高档问题，因此在打印之前须要进行大量的表面改性。对付这些材料都是采取添加新涂层来办理。比如纸张为例，在纸张上印刷电子器件吸引了人们很大的关注。然而，纸张由大量的纤维组成，表面粗糙且呈现渗透性，难以直接用于电子器件的印刷，特殊须要涂层处理以改进性能。比较繁芜的构造涂层包括预涂层、平滑层、阻挡层、以及顶涂层等四层构造，才可以得到比较空想的结果。
多种涂层处理的纸张构造的图
除了纸张的处理外，还可以通过涂层的办法对聚合物薄膜进行处理，包括采取涂层办法对其表面粗糙度和表面张力进行改性。在柔性材料上添加涂层的办法就比较多了，比较范例的便是采取涂布的办法进行处理。
纳米微构造处理
纳米微构造处理，紧张是通过前处理过程在基材表面提前制备出具有纳米图案的构造。这种办法的紧张缘故原由便是提高印刷电子的打印精度。浩瀚周知，受限于打印办法的影响，印刷电子的精度在百微米级别，特殊难以实现微米和亚微米级别的印刷精度。通过纳米微构造的处理办法，可以实现通过印刷办法制备微纳米尺度的图形和器件。目前纳米微构造的处理办法紧张包括纳米压印和亲水/亲油微图案办法。
纳米压印技能在印刷电子产品的制造中也有一定的运用前景。2003年有人利用压印法赞助制备超短沟道有机场效应晶体管的宣布,所得晶体管的沟道长度可小于1μm。2008年 Schubert小组则宣布了用压印槽赞助减小喷墨打印最小线宽的方法。详细来说，便是直接在承印材料的表面上利用热模压的方法得到5-15微米的沟槽，随后往沟槽中打印银墨水，利用墨水自身的重力浸染使大部分墨水勾留在沟内，达到减小喷打印银线宽度的目的，因而制备的精度远远高于直接在喷墨打印上的精度。
利用喷墨打印的办法在预制的沟槽内进行喷墨打印微构造示意图
在材料表面进行纳米压印图案的办法包括热压印，紫外压印等两大类。可以根据不同的基底或者利用需求选择不同的压印办法。比如在不耐高温的基底，就可以通过紫外压印的办法进行纳米微构造处理。
热压印和紫外压印的过程示意图
其余一种办法便是通过构建亲水/亲油微构造。通过利用墨水在不同基底上的分散特性实现更高的印刷精度。以水性墨水为例，在亲水性基底表面，墨水具有较低的打仗角，而在亲油性表面其打仗角较大。因此，当墨水在打印过程中，会匆匆使墨水向亲水端移动，极大提高了喷墨打印墨水的分辨率和打印精度。
过构建亲水/亲油微构造提高打印精度
参考资料：
1、崔铮 等编著，印刷电子学 — 材料、技能及其运用，高档教诲出版社，2012
2、Daniel Tobjörk，Ronald Österbacka, PaperElectronics, Adv. Mater. 2011, 23, 1935–1961.
3、Chris E. Hendriks, Patrick J. Smith, JolkePerelaer, Antje M. J. van den Berg, and Ulrich S. Schubert, ‘‘Invisible’’ Silver Tracks Produced by Combining Hot-Embossingand Inkjet Printing, Adv. Funct. Mater. 2008, 18, 1031–1038
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