A descoberta do metal líquido pode transformar materiais do dia a dia em “dispositivos inteligentes” eletrônicos

Por Cell Press 9 de junho de 2023

Os pesquisadores desenvolveram um novo método de aplicação de metal líquido em superfícies como papel e plástico, transformando esses materiais do dia a dia em potenciais “dispositivos inteligentes”. Os esforços futuros visam ampliar a aplicação a diversas superfícies e construir dispositivos inteligentes a partir de materiais tratados por este método.

Cientistas chineses desenvolveram uma técnica para revestir materiais de uso diário, como papel e plástico, com metal líquido, criando potencialmente “dispositivos inteligentes”. O método, que envolve o ajuste da pressão em vez de usar um material de ligação, permite com sucesso que o metal líquido adira às superfícies, uma tarefa anteriormente desafiadora devido à alta tensão superficial.

Everyday materials such as paper and plastic could be transformed into electronic “smart devices” by using a simple new method to apply liquid metal to surfaces, according to scientists in Beijing, China. The study, published June 9 in the journal Cell Reports<em>Cell Reports</em> is a peer-reviewed scientific journal that published research papers that report new biological insight across a broad range of disciplines within the life sciences. Established in 2012, it is the first open access journal published by Cell Press, an imprint of Elsevier." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]"> Cell Reports Physical Science demonstra uma técnica para aplicar um revestimento de metal líquido em superfícies que não se ligam facilmente ao metal líquido. A abordagem foi projetada para funcionar em larga escala e pode ter aplicações em plataformas de testes vestíveis, dispositivos flexíveis e robótica suave.

“Antes, pensávamos que era impossível para o metal líquido aderir tão facilmente a superfícies não molhadas, mas aqui ele pode aderir a várias superfícies apenas ajustando a pressão, o que é muito interessante”, disse Bo Yuan, cientista da Tsinghua. Universidade e primeiro autor do estudo.

Os cientistas que procuram combinar o metal líquido com materiais tradicionais têm sido impedidos pela tensão superficial extremamente elevada do metal líquido, que o impede de se ligar à maioria dos materiais, incluindo o papel. Para superar esse problema, pesquisas anteriores se concentraram principalmente em uma técnica chamada “impressão por transferência”, que envolve o uso de um terceiro material para ligar o metal líquido à superfície. Mas esta estratégia tem desvantagens: adicionar mais materiais pode complicar o processo e enfraquecer o desempenho elétrico, térmico ou mecânico do produto final.

Uma estrutura multifuncional de Origami construída em papel líquido tratado com metal. Crédito: Cell Reports Physical Science/Yuan et al.

Para explorar uma abordagem alternativa que lhes permitiria imprimir diretamente metal líquido em substratos sem sacrificar as propriedades do metal, Yuan e colegas aplicaram dois metais líquidos diferentes (eGaln e BilnSn) a vários carimbos de silicone e polímero de silicone e, em seguida, aplicaram forças diferentes à medida que esfregavam. os selos em superfícies de papel.

“No início, foi difícil conseguir uma adesão estável do revestimento de metal líquido ao substrato”, disse Yuan. “No entanto, depois de muitas tentativas e erros, finalmente tivemos os parâmetros certos para alcançar uma adesão estável e repetível.”

Os pesquisadores descobriram que esfregar o carimbo coberto de metal líquido contra o papel com uma pequena quantidade de força permitiu que as gotículas de metal se ligassem efetivamente à superfície, enquanto a aplicação de maiores quantidades de força impediu que as gotículas permanecessem no lugar.

Em seguida, a equipe dobrou o papel revestido de metal em um guindaste de papel, demonstrando que a superfície ainda pode ser dobrada normalmente após a conclusão do processo. E depois de fazer isso, o papel modificado ainda mantém suas propriedades habituais.

Embora a técnica pareça promissora, Yuan observou que os pesquisadores ainda estão descobrindo como garantir que o revestimento de metal líquido permaneça no lugar após a aplicação. Por enquanto, um material de embalagem pode ser adicionado à superfície do papel, mas a equipe espera descobrir uma solução que não exija isso.