中国北京的科学家称,通过一种简单的新方法,将液态金属涂在物体表面,纸和塑料等日常材料就可以转化为电子“智能设备”。这项研究发表在6月9日的《科学》杂志上细胞报告物理科学演示了一种将液态金属涂层应用于不易与液态金属结合的表面的技术。该方法旨在大规模工作,并可能在可穿戴测试平台,柔性设备和软机器人中得到应用。
“以前,我们认为液态金属不可能如此轻易地附着在非湿润的表面上,但在这里,它可以通过调整压力附着在各种表面上,这非常有趣,”清华大学的科学家、该研究的第一作者袁波说。
科学家们试图将液态金属与传统材料结合起来,但液态金属极高的表面张力阻碍了它与大多数材料(包括纸)的结合。为了克服这个问题,以前的研究主要集中在一种称为“转移印刷”的技术上,该技术涉及使用第三种材料将液态金属结合到表面。但这种策略也有缺点——添加更多的材料会使过程复杂化,并可能削弱最终产品的电气、热或机械性能。
为了探索一种替代方法,使他们能够在不牺牲金属性能的情况下直接在基材上打印液态金属,Yuan和同事们将两种不同的液态金属(eGaln和BilnSn)应用于各种硅树脂和硅树脂聚合物邮票上,然后在纸表面摩擦邮票时施加不同的力。
“起初,很难实现液态金属涂层在基材上的稳定粘附,”袁说。“然而,经过大量的试验和错误,我们终于有了正确的参数来实现稳定、可重复的粘附。”
研究人员发现,用少量的力摩擦覆盖着金属的液体邮票,金属液滴就能有效地附着在纸上,而施加更大的力则会阻止液滴停留在原地。
接下来,该团队将金属涂层纸折叠成纸鹤,以证明在该过程完成后,表面仍然可以像往常一样折叠。在这样做之后,改性后的纸仍然保持其通常的性能。
虽然这项技术看起来很有前途,但Yuan指出,研究人员仍在研究如何保证液态金属涂层在应用后保持原位。目前,可以在纸张表面添加包装材料,但该团队希望找到一种不需要包装材料的解决方案。
袁说:“就像纸上的湿墨可以用手擦掉一样,这里没有包装的液态金属涂层也可以被它接触到的物体擦掉。”“涂层本身的性能不会受到很大影响,但接触的物体可能会被污染。”
未来,该团队还计划在该方法的基础上进一步发展,以便将液态金属应用于更多种类的表面,包括金属和陶瓷。
“我们还计划使用这种方法处理的材料来构建智能设备,”袁说。
本研究得到了中国博士后科学基金、国家自然科学基金、南山大学与清华大学科技合作基金的支持。
故事来源:
提供的材料细胞出版社。注:内容可能会根据风格和长度进行编辑。
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