跟着柔性电子、微机电体系和生物医学器材的开展，高性能图画化资料的需求日益火急。传统光呼应资料虽能完成微纳标准结构操控，但难以一起满意高强度、高耐性和低缺点的要求。特别自上而下曝光工艺中，表层充沛交联而深层反响不彻底的问题导致图画灵敏度低、易产生曲折撕裂缺点。现有优化办法如金属团簇掺杂或多层堆积技能，均未能底子处理图画质量与机械性能的平衡难题。

  大连理工大学彭孝军院士、陈鹏忠副研讨员团队初次开宣布光热协同交联的三组分图画化资料（TCPM）。该资料经过硫醇-降龙脑烯的光点击反响与呋喃-马来酰亚胺的D-A热反响构建双网络结构，完成136 nm线 mJ cm⁻²，一起兼具330%开裂伸长率和1.44 GPa弹性模量。其立异分子规划经过软硬段份额调控，赋予资料外界影响下的高稳定性和可控机械适应性，为柔性电子和生物医学工程拓荒新途径。

  研讨团队规划的前驱体PEGNA-MI（图1a）结合柔性聚醚链、富电子降龙脑烯和缺电子马来酰亚胺双键，与多硫醇交联剂、二呋喃交联剂共溶构成TCPM（图1b）。旋涂曝光后（图1c），光引发硫醇-烯反响构成柔性C-S-C网络，后烘阶段热触发D-A反响生成刚联网络（图1d）。这种光热协同网络（PTSCN）经过二次交联提高溶解度差异，动态共价键完成温度可控可逆性，软硬段组合则赋予超高弹性（图1e）。

  图1 TCPM外表图画化战略示意图 a) PEGNAMI前驱体组成道路：聚乙二醇（PEG）与降龙脑烯二酸酐反响生成PEGNA，再经酯化引进马来酰亚胺侧链。 b) TCPM组成：三组分包括PEGNAMI前驱体、多硫醇交联剂和二呋喃交联剂。 c) 图画化流程：旋涂→曝光→后烘→显影。 d) 光热协同交联网络：(i) 光交联硫醇-降龙脑烯点击反响；(ii) 热交联D-A正逆反响。 e) TCPM优势：高灵敏度/分辨率、可调机械性能、动态可逆性。

  红外光谱（图2a）和静电势剖析（图2b）证明反响正交性：紫外曝光下硫自由基优先进犯富电子降龙脑烯，后烘时二呋喃与马来酰亚胺产生D-A环加成。X射线c）拂尘随曝光剂量添加，硫醚键生成率升至21.72%。变温拉曼光谱（图2d-e）进一步提醒95℃时烯烃转化率达60.98%，而硫醇基本不参加热反响。引进后烘工艺后（图2f），资料灵敏度从58.42 mJ cm⁻²提高至25.44 mJ cm⁻²，比照度从0.41增至0.84（图2g），图画边际清晰度明显提高（图2h）。

  图2 光热交联机制及后烘影响 a) PEG、PEGNA和PEGNAMI的红外光谱。 b) 分子外表静电势散布（灰色：碳；白色：氢；赤色：氧；蓝色：氮；黄色：硫）。 c) 不同曝光剂量下的S 2p X射线光电子能谱。 d) TCPM变温拉曼光谱。 e) 硫醇/烯烃基团转化率随气温改变曲线。 f) TCPM光热加工示意图。 g) 曝光形式与曝光+后烘形式的标准化残留厚度曲线。 h) 两种形式下的图画光学显微镜相片（标尺：200 μm）。

  曝光区经双网络交联后溶胀率大幅度下降（图3b）。分子动力学模仿（图3d）拂尘曝光区凝集能（274.2 kJ mol⁻¹）远高于未曝光区（27.2 kJ mol⁻¹），证明交联密度差异主导溶解比照度。接触角试验（图3e）标明极性溶剂DMSO对TCPM潮湿性最强（60秒内接触角从54°降至18°），为显影液挑选供给根据。

  图3 曝光/未曝光区溶解差异 a) 硫醇-烯点击反响与D-A反响机理。 b) 不同TCPM体系的溶胀率和交联密度。 c) P600-TM与P1000-TM网络结构模型及线 μm）。 d) 全原子分子动力学模仿提醒曝光/未曝光区结构差异。 e) 不同显影液接触角随时刻改变。

  原子力显微镜（图4b）证明P600-DP-DF膜外表粗糙度低至0.21 nm。电子束曝光下（图4c），P600组分组完成136 nm线℃时烯烃峰强度升高，证明D-A键热可逆性。使用该特性，图画在DMSO中经后烘可溶解去除（图4e-f），膜保存率降至5.9%，为器材收回供给帮手。

  图4 高分辨率图画搬运与去除 a) 硅片旋涂膜扫描电镜图。 b) 不同配比P600-DP-DF薄膜原子力显微镜描摹（5×5 μm）。 c) 电子束曝光制备的线℃下烯烃转化率随时刻改变。 e) DMSO显影前后线图画三维描摹。 f) 后烘处理前后徽标图画比照（标尺：200 μm）。

  深紫外曝光（图5a）拂尘P600-DP-DF在90 mJ cm⁻²剂量下图画完整性最优，线边际粗糙度低。其分辨率达1 μm（图5b），成功制备同心圆阵列（图5c）、徽标（图5d-e）及直径2 μm的圆柱阵列（图5f）。元素映射证明图画组分的均匀散布，未曝光区彻底去除。

  图5 深紫外曝光成果 a) 不同剂量下P600/P1000体系光学显微相片（标尺：100 μm）。 b) 分辨率表征成果。 c) 同心圆阵列及扩大图。 d) 徽标图画显微相片与三维描摹。 e) 徽标元素散布图谱（标尺：50 μm）。 f) 圆柱阵列显微相片与三维描摹（标尺：10 μm）。

  经过组分调控（图6c），P600₀.₆-DP₀.₂-DF₀.₂弹性模量达1.44 GPa。AFM-IR剖析（图6d-f）提醒高模量区域与D-A环加成产品的C-N、C=O键散布相关。界面粘附力测验（图6a-b）拂尘TCPM粘附功（9.9×10⁻¹³ J）优于同类资料2-9倍。该资料在PET、PI柔性基底上（图6g）仍坚持图画完整性和可曲折性，满意非平面外表集成需求。

  该研讨创始的光热协同战略打破微纳图画化范畴精度与耐性不行兼得的瓶颈。TCPM在电子束和深紫外光刻中均完成低剂量、高分辨率图画化，其动态可逆特性和柔性基底兼容性，为可收回生物医学器材、耐高压微机电体系及柔性电子供给抱负资料渠道。未来经过分子规划调控，此类智能资料有望拓宽至4D打印和自适应机器人范畴。

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