La percée du métal liquide peut transformer les matériaux du quotidien en « appareils intelligents » électroniques

Par Cell Press9 juin 2023

Les chercheurs ont développé une nouvelle méthode d’application de métal liquide sur des surfaces telles que le papier et le plastique, transformant ces matériaux quotidiens en « appareils intelligents » potentiels. Les efforts futurs visent à élargir l'application à diverses surfaces et à construire des appareils intelligents à partir de matériaux traités par cette méthode.

Des scientifiques chinois ont mis au point une technique permettant de recouvrir des matériaux du quotidien comme le papier et le plastique de métal liquide, créant ainsi potentiellement des « appareils intelligents ». La méthode, qui consiste à ajuster la pression plutôt qu’à utiliser un matériau liant, permet au métal liquide d’adhérer aux surfaces, une tâche auparavant difficile en raison de la tension superficielle élevée.

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, démontre une technique pour appliquer un revêtement de métal liquide sur des surfaces qui ne se lient pas facilement au métal liquide. L'approche est conçue pour fonctionner à grande échelle et pourrait avoir des applications dans les plates-formes de test portables, les dispositifs flexibles et la robotique logicielle.

"Avant, nous pensions qu'il était impossible pour le métal liquide d'adhérer aussi facilement à des surfaces non mouillantes, mais ici, il peut adhérer à diverses surfaces uniquement en ajustant la pression, ce qui est très intéressant", a déclaré Bo Yuan, scientifique à Tsinghua. Université et premier auteur de l’étude.

Les scientifiques cherchant à combiner le métal liquide avec des matériaux traditionnels ont été gênés par la tension superficielle extrêmement élevée du métal liquide, qui l'empêche de se lier à la plupart des matériaux, y compris le papier. Pour surmonter ce problème, les recherches antérieures se sont principalement concentrées sur une technique appelée « impression par transfert », qui consiste à utiliser un troisième matériau pour lier le métal liquide à la surface. Mais cette stratégie présente des inconvénients : l'ajout de matériaux supplémentaires peut compliquer le processus et affaiblir les performances électriques, thermiques ou mécaniques du produit final.

Une structure Origami multifonctionnelle construite à partir du papier traité au métal liquide. Crédit : Cell Reports Physical Science/Yuan et al.

Pour explorer une approche alternative qui leur permettrait d'imprimer directement du métal liquide sur des substrats sans sacrifier les propriétés du métal, Yuan et ses collègues ont appliqué deux métaux liquides différents (eGaln et BilnSn) à divers tampons en silicone et en polymère de silicone, puis ont appliqué différentes forces lors du frottement. les tampons sur des surfaces en papier.

"Au début, il était difficile d'obtenir une adhérence stable du revêtement de métal liquide sur le substrat", a déclaré Yuan. « Cependant, après de nombreux essais et erreurs, nous disposons finalement des bons paramètres pour obtenir une adhérence stable et reproductible. »

Les chercheurs ont découvert que frotter le tampon recouvert de métal liquide contre le papier avec une petite force permettait aux gouttelettes de métal de se lier efficacement à la surface, tandis qu'appliquer une plus grande force empêchait les gouttelettes de rester en place.

Ensuite, l’équipe a plié le papier métallisé dans une grue à papier, démontrant que la surface peut toujours être pliée comme d’habitude une fois le processus terminé. Et après cela, le papier modifié conserve ses propriétés habituelles.

Bien que la technique semble prometteuse, Yuan a noté que les chercheurs cherchent encore comment garantir que le revêtement de métal liquide reste en place après son application. Pour l'instant, un matériau d'emballage peut être ajouté à la surface du papier, mais l'équipe espère trouver une solution qui ne l'exigera pas.