По словам ученых из Пекина, Китай, повседневные материалы, такие как бумага и пластик, могут быть преобразованы в электронные «умные устройства» с помощью нового простого метода нанесения жидкого металла на поверхности. Исследование, опубликованное 9 июня в журнале Cell Reports Physical Science, демонстрирует технику нанесения покрытия из жидкого металла на поверхности, которые плохо сцепляются с жидким металлом. Этот подход предназначен для работы в больших масштабах и может найти применение в носимых тестовых платформах, гибких устройствах и мягкой робототехнике.
«Раньше мы думали, что жидкий металл не может так легко прилипать к несмачиваемым поверхностям, но здесь он может прилипать к различным поверхностям, только регулируя давление, что очень интересно», — сказал Бо Юань, ученый из Цинхуа. Университет и первый автор исследования.
Ученым, стремящимся объединить жидкий металл с традиционными материалами , мешает чрезвычайно высокое поверхностное натяжение жидкого металла, которое не позволяет ему связываться с большинством материалов, включая бумагу. Чтобы решить эту проблему, предыдущие исследования в основном были сосредоточены на технике, называемой «трансферная печать», которая включает использование третьего материала для связывания жидкого металла с поверхностью. Но у этой стратегии есть недостатки: добавление большего количества материалов может усложнить процесс и ухудшить электрические, тепловые или механические характеристики конечного продукта.
Чтобы изучить альтернативный подход, который позволил бы им напрямую печатать жидким металлом на подложках, не жертвуя свойствами металла, Юань и его коллеги нанесли два разных жидких металла (eGaln и BilnSn) на различные штампы из силикона и силиконового полимера, а затем приложили разные усилия по мере их трения. штампы на бумажные поверхности.
«Сначала было трудно обеспечить стабильную адгезию жидкометаллического покрытия к подложке», — сказал Юань. «Однако, после многих проб и ошибок, мы, наконец, получили правильные параметры для достижения стабильной, воспроизводимой адгезии».
Исследователи обнаружили, что трение штампа, покрытого жидким металлом, о бумагу с небольшим усилием позволяет каплям металла эффективно связываться с поверхностью, в то время как приложение большей силы препятствует тому, чтобы капли оставались на месте.
Затем команда сложила бумагу с металлическим покрытием в виде бумажного журавлика, продемонстрировав, что поверхность все еще можно сложить как обычно после завершения процесса. И после этого модифицированная бумага по-прежнему сохраняет свои обычные свойства.
Хотя этот метод кажется многообещающим, Юань отметил, что исследователи все еще выясняют, как гарантировать, что покрытие из жидкого металла останется на месте после его нанесения. На данный момент на поверхность бумаги можно добавить упаковочный материал , но команда надеется найти решение, которое не потребует этого.
«Точно так же, как влажные чернила на бумаге можно стереть вручную, покрытие из жидкого металла без упаковки здесь также может быть стерто объектом, к которому оно прикасается при нанесении», — сказал Юань. «Свойства самого покрытия сильно не пострадают, но предметы, находящиеся в контакте, могут загрязниться».
В будущем команда также планирует развивать этот метод, чтобы его можно было использовать для нанесения жидкого металла на большее количество поверхностей, включая металл и керамику.
«Мы также планируем создавать интеллектуальные устройства с использованием материалов, обработанных этим методом», — сказал Юань.
