결합제 없이 표면에 달라붙는 액체 금속

중국 베이징의 과학자들에 따르면 종이와 플라스틱과 같은 일상적인 재료는 표면에 액체 금속을 적용하는 간단한 새로운 방법을 사용하여 전자 “스마트 장치”로 변형될 수 있습니다. 6월 9일 저널에 발표된 연구 셀 리포트 물리 과학, 액체 금속과 쉽게 접착되지 않는 표면에 액체 금속 코팅을 적용하는 기술을 보여줍니다. 이 접근 방식은 대규모로 작동하도록 설계되었으며 웨어러블 테스트 플랫폼, 유연한 장치 및 소프트 로봇 공학에 응용할 수 있습니다.

“예전에는 액체 금속이 젖지 않는 표면에 그렇게 쉽게 부착하는 것이 불가능하다고 생각했지만, 여기서는 압력을 조절하는 것만으로 다양한 표면에 부착할 수 있다는 점이 매우 흥미롭습니다.”라고 Tsinghua의 과학자인 Bo Yuan은 말했습니다. 대학과 연구의 첫 번째 저자.

액체 금속을 전통적인 재료와 결합시키려는 과학자들은 액체 금속의 극도로 높은 표면 장력으로 인해 방해를 받아 종이를 포함한 대부분의 재료와 결합하는 것을 방지합니다. 이 문제를 극복하기 위해 이전 연구에서는 액체 금속을 표면에 결합하기 위해 세 번째 재료를 사용하는 “전사 인쇄”라는 기술에 주로 중점을 두었습니다. 그러나 이 전략에는 단점이 있습니다. 더 많은 재료를 추가하면 공정이 복잡해지고 최종 제품의 전기적, 열적 또는 기계적 성능이 약화될 수 있습니다.

금속의 특성을 희생하지 않고 기판에 액체 금속을 직접 인쇄할 수 있는 대안을 모색하기 위해 Yuan과 동료들은 두 가지 다른 액체 금속(eGaln 및 BilnSn)을 다양한 실리콘 및 실리콘 폴리머 스탬프에 적용한 다음 문지르면서 다른 힘을 가했습니다. 종이 표면에 우표.

Yuan은 “처음에는 기판에 액체 금속 코팅의 안정적인 접착력을 구현하기가 어려웠습니다.”라고 말했습니다. “그러나 많은 시행착오 끝에 마침내 안정적이고 반복 가능한 접착을 달성할 수 있는 올바른 매개변수를 얻었습니다.”

연구원들은 약간의 힘으로 액체 금속으로 덮인 스탬프를 종이에 문지르면 금속 방울이 표면에 효과적으로 결합할 수 있는 반면 더 큰 힘을 가하면 방울이 제자리에 머무르는 것을 방지한다는 것을 발견했습니다.

다음으로 팀은 금속 코팅된 종이를 종이학으로 접었고, 공정이 완료된 후에도 표면이 여전히 평소처럼 접힐 수 있음을 시연했습니다. 그렇게 한 후에도 수정된 종이는 여전히 일반적인 속성을 유지합니다.

이 기술이 유망해 보이지만 Yuan은 연구원들이 액체 금속 코팅이 적용된 후 제자리에 유지되도록 보장하는 방법을 여전히 파악하고 있다고 언급했습니다. 지금은 종이 표면에 포장재를 추가할 수 있지만 팀은 포장재가 필요하지 않은 솔루션을 찾기를 희망합니다.

Yuan은 “종이에 젖은 잉크를 손으로 닦아낼 수 있는 것처럼 여기에서 포장하지 않은 액체 금속 코팅도 적용될 때 접촉하는 물체로 닦아낼 수 있습니다.”라고 말했습니다. “코팅 자체의 특성은 크게 영향을 받지 않지만 접촉하는 물체가 더러워질 수 있습니다.”

앞으로 팀은 금속 및 세라믹을 포함하여 더 다양한 표면에 액체 금속을 적용하는 데 사용할 수 있도록 이 방법을 기반으로 구축할 계획입니다.

“우리는 또한 이 방법으로 처리된 재료를 사용하여 스마트 장치를 만들 계획입니다.”라고 Yuan은 말했습니다.

이 작업은 중국 박사 후 과학 재단, 중국 국립 자연 과학 재단, 과학 기술 분야의 난산과 칭화 SIGS 간의 협력 기금의 지원을 받았습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2023/06/230609160620.htm