Badanie, opublikowane 9 czerwca w czasopiśmie Cell Reports Physical Science, demonstruje technikę nakładania takiej powłoki na materiały, które nie wiążą się łatwo z ciekłym metalem. Podejście to zostało zaprojektowane do pracy na dużą skalę i może znaleźć zastosowanie w elastycznych urządzeniach i miękkiej robotyce.
– Wcześniej myśleliśmy, że ciekły metal nie może tak łatwo przylegać do niezwilżalnych powierzchni, ale tutaj może przylegać do różnych powierzchni tylko poprzez dostosowanie ciśnienia, co jest bardzo interesujące – powiedział Bo Yuan, naukowiec z Tsinghua Uniwersytetu i pierwszym autorem opracowania.
Naukowcom, którzy chcą połączyć ciekły metal z tradycyjnymi materiałami, przeszkadza wyjątkowo wysokie napięcie powierzchniowe ciekłego metalu, które uniemożliwia wiązanie go z większością materiałów, w tym z papierem. Poprzednie badania koncentrowały się głównie na technice zwanej „drukiem transferowym”, która polega na użyciu trzeciego materiału do związania ciekłego metalu z powierzchnią. Strategia ta ma jednak wady — dodanie większej ilości materiałów może skomplikować proces i osłabić właściwości elektryczne, termiczne lub mechaniczne produktu końcowego.
Aby zbadać alternatywne podejście, które pozwoliłoby im bezpośrednio drukować ciekły metal na podłożach bez redukowania właściwości metalu, Yuan i współpracownicy zastosowali dwa różne ciekłe metale (eGaln i BilnSn) do różnych silikonowych i silikonowo-polimerowych stempli, a następnie zastosowali różne siły podczas nakładania metalu na papierowe powierzchnie.
– Na początku trudno było uzyskać stabilną przyczepność powłoki ciekłego metalu do podłoża – powiedział Yuan. – Jednak po wielu próbach i błędach w końcu uzyskaliśmy odpowiednie parametry, aby osiągnąć stabilną, powtarzalną przyczepność”.
Naukowcy odkryli, że pocieranie stempla pokrytego płynnym metalem o papier z niewielką siłą umożliwiło skuteczne związanie kropelek metalu z powierzchnią.
Następnie zespół złożył papier powlekany metalem jak origami demonstrując, że po zakończeniu procesu powierzchnię można nadal złożyć w zwykły sposób. Po wykonaniu tej czynności zmodyfikowany papier nadal zachowuje swoje zwykłe właściwości.
Chociaż technika wydaje się obiecująca, Yuan zauważył, że naukowcy wciąż zastanawiają się, jak zagwarantować, że powłoka z ciekłego metalu pozostanie na swoim miejscu po jej nałożeniu. Na razie na powierzchnię papieru można dodać materiał opakowaniowy, ale zespół ma nadzieję znaleźć rozwiązanie, które nie będzie tego wymagać.
– Podobnie jak mokry atrament na papierze można zetrzeć ręcznie, ciekła metalowa powłoka bez zalaminowania tutaj również może zostać starta przez przedmiot, którego dotyka – powiedział Yuan. – Właściwości samej powłoki nie ulegną znacznemu pogorszeniu, ale przedmioty w kontakcie mogą zostać zabrudzone.
W przyszłości zespół planuje również rozwinąć tę metodę, aby można było jej używać do nakładania ciekłego metalu na większą różnorodność powierzchni, w tym metal i ceramikę.
– Planujemy również konstruowanie inteligentnych urządzeń przy użyciu materiałów poddanych obróbce tą metodą – powiedział Yuan.
Ta praca była wspierana przez China Postdoctoral Science Foundation, National Nature Science Foundation of China oraz finansowanie współpracy między Nanshan i Tsinghua SIGS w dziedzinie nauki i technologii.
Tekst: materiały prasowe Cell Press, zdjęcie zajawka: Freepik
Zostaw komentarz
You must be logged in to post a comment.