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Tintenstrahl-Gedrucktes flüssiges Metall konnte tragbare Technologie, weichen Automatismus holen

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Neue Forschung zeigt, wie Tintenstrahldrucken Technologie eingesetzt werden kann, um die elektronischen Stromkreise in Serienfertigung herzustellen, die von den Flüssigkeitmetalllegierungen für „weiche Roboter“ und flexible Elektronik hergestellt werden.

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Elastische Technologien konnten eine neue Kategorie von den biegsamen Robotern und von den stretchable Kleidern ermöglichen, die Leute tragen konnten, um mit Computern oder für therapeutische Zwecke aufeinander einzuwirken. Jedoch müssen neue Produktionstechniken entwickelt werden, bevor weiche Maschinen Handels- durchführbar werden, sagten Rebecca Kramer, ein Assistenzprofessor des Maschinenbauwesens an der Purdue Universität.

„Wir möchten stretchable Elektronik verursachen, die mit weichen Maschinen, wie Robotern kompatibel sein konnte, die durch kleine Räume zusammendrücken müssen, oder tragbare Technologien, die nicht von der Bewegung einschränkend sind,“ sagte sie. „Die Leiter, die vom flüssigen Metall hergestellt werden, können ausdehnen und sich verformen, ohne zu brechen.“

Ein neues mögliches Herstellungskonzept konzentriert sich auf die Nutzbarmachung des Tintenstrahldruckens, um die Vorrichtungen zu verursachen, die von den flüssigen Legierungen hergestellt werden.

„Dieser Prozess erlaubt uns jetzt, flexibles zu drucken und stretchable Leiter auf alles, einschließlich elastische Materialien und Gewebe,“ Kramer sagten.

Eine Forschungsarbeit über die Methode erscheint am 18. April in den Journal vorgerückten Materialien. Das Papier stellt im Allgemeinen die Methode vor, genannt mechanisch gesinterte Galliumindium nanoparticles und beschreibt die Forschung, die zum Projekt f5uhrt. Es wurde durch Habilitationsforscher John William Boley, Weiß Student im Aufbaustudium Edward-L. und Kramer geschrieben.

Eine bedruckbare Tinte wird gebildet, indem man das flüssige Metall in einem nicht-metallischen Lösungsmittel unter Verwendung des Ultraschalls zerstreut, der oben das flüssige Massenmetall in nanoparticles bricht. Diese nanoparticle-gefüllte Tinte ist mit Tintenstrahldrucken kompatibel.

„Flüssiges Metall in seiner gebürtigen Form ist nicht Tintenstrahl-fähig,“ sagte Kramer. „So, was wir tun, ist verursachen flüssige Metallnanoparticles, die genug klein sind, durch eine Tintenstrahldüse zu überschreiten. Das Sonorisieren des flüssigen Metalls in einem Fördermaschinelösungsmittel, wie Äthanol, verursacht die nanoparticles und zerstreut sie im Lösungsmittel. Dann können wir die Tinte auf jedes mögliches Substrat drucken. Das Äthanol verdunstet weg, also werden wir gelassen gerade mit flüssigen Metallnanoparticles auf einer Oberfläche.“

Nach Drucken müssen die nanoparticles wieder zusammengebracht werden, indem man hellen Druck anwendet, der das Material leitend macht. Dieser Schritt ist notwendig, weil die Flüssigkeitmetallnanoparticles zuerst mit oxidiertem Gallium beschichtet werden, das als eine Haut auftritt, die elektrische Leitfähigkeit verhindert.

„Aber es ist eine zerbrechliche Haut, also, wenn Sie Druck anwenden, den sie die Haut bricht und alles verschmilzt in einen konstanten Film,“ sagte Kramer. „Wir können dieses tun entweder, indem wir stempeln oder indem wir schleppen etwas über der Oberfläche, wie dem scharfen Rand einer Silikonspitze.“

Die Annäherung macht es möglich, vorzuwählen, welche abhängig von den bestimmten Entwürfen zu aktivieren Teile, vorschlagend, dass ein unbelegter Film für eine Menge mögliche Anwendungen hergestellt sein konnte.

„Wir aktivieren selektiv, welche Elektronik wir einschalten möchten, indem wir Druck an gerade jenen Bereichen anwenden,“ sagten Kramer, das dieses Jahr einem frühen Karriereentwicklungpreis von der National Science Foundation zugesprochen wurde, die Forschung stützt, um festzustellen, wie zum Besten die Flüssigkeitmetalltinte entwickeln Sie.

Der Prozess konnte es möglich machen, große Mengen des Filmes schnell in Serienfertigung herzustellen.

Zukünftige Forschung erforscht, wie die Interaktion zwischen der Tinte und der Oberfläche, die an gedruckt wurde, zur Produktion der spezifischen Arten der Vorrichtungen förderlich sein konnte.

„Zum Beispiel, wie orientieren sich die nanoparticles auf hydrophobem gegen hydrophile Oberflächen? Wie wir die Tinte formulieren und seine Interaktion mit einer Oberfläche ausnutzen können, um Selbst-versammlung der Partikel zu ermöglichen?“ sie sagte.

Die Forscher auch studieren und modellieren, wie einzelne Partikel brechen, wenn Druck angewandt ist und Informationen zur Verfügung stellen, die die Fertigung der ultradünnen Spuren und der neuen Typen der Sensoren erlauben konnten.