Новости

May 30, 2023

Использование затвердевшего жидкого металла для создания гибкой 3D-электроники

Статья от 23 февраля 2023 г. Эта статья была проверена в соответствии с редакционным процессом и политикой Science X. Редакторы выделили следующие атрибуты, обеспечив при этом содержание

23 февраля 2023 г.

Эта статья была проверена в соответствии с редакционным процессом и политикой Science X. Редакторы выделили следующие атрибуты, гарантируя при этом достоверность контента:

проверенный фактами

рецензируемое издание

надежный источник

корректура

Ингрид Фаделли, Tech Xplore

В последние годы инженеры и материаловеды пытаются выявить особо перспективные материалы для создания гибкой электроники различных форм и размеров. В конечном итоге эту электронику можно будет интегрировать в носимые устройства (например, умные часы и медицинские устройства для мониторинга биологических сигналов), мягких роботов и другие системы.

Среди многих типов материалов, которые можно использовать для изготовления растяжимой электроники, есть жидкие металлы на основе сплавов галлия, которые по существу представляют собой смеси металлов, включающих галлий. Жидкие сплавы галлия по своей природе являются жидкими и обладают высокой проводимостью — два преимущественных свойства для создания мягкой или гибкой электроники.

Однако создание трехмерных (3D) схем с использованием любых жидких металлов до сих пор оказалось сложной задачей. Это наложило ограничения на возможные структуры, которые можно создать с использованием жидких сплавов галлия, препятствуя их широкому использованию для создания мягких и растяжимых электронных устройств.

Исследователи из Харбинского технологического института и Китайской академии наук недавно изготовили гибкую электронику с трехмерными схемами, используя жидкий сплав галлия и индия. Их статья, опубликованная в журнале Nature Electronics, идентифицирует сплав галлия с подходящими качествами для разработки гибкой электроники, включая фазовый переход твердое тело-жидкость, механическую прочность и хорошую пластичность в твердом состоянии.

«Мы показываем, что сплав галлия и индия можно использовать для изготовления гибкой электроники с трехмерными схемами, используя фазовый переход твердое тело-жидкость и пластическую деформацию жидкого металла», — написали Гоцян Ли и его коллеги в своей статье.

Чтобы изготовить гибкую электронику с использованием сплава галлия и индия Ga10In, исследователи сначала охладили объемный образец сплава до низких температур. Этот процесс позволил им затем сформировать из материала твердые металлические проволоки и листы.

«Твердым, но пластически деформируемым сплавным проволокам при низких температурах (ниже 15 градусов по Цельсию) придают форму контуров и инкапсулируют в эластомер, а затем нагревают выше температуры плавления», — объяснили Ли и его коллеги в своей статье. «Впоследствии эффект переохлаждения позволяет сплаву сохранять жидкое состояние в широком диапазоне температур, в том числе ниже точки плавления».

Заключив сборные конструкции из жидкого металла в эластомер и нагрев их до температуры выше 22,7 градусов по Цельсию, команда добилась того, что эти конструкции восстановили свою текучесть. В результате этого процесса был получен растяжимый жидкий металл, который проводит электричество и, таким образом, может использоваться для создания гибких электронных компонентов.