Los investigadores de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Estatal de Oregón han dado un paso clave hacia la fabricación rápida de pantallas de computadora flexibles y otros dispositivos electrónicos extensibles, incluidos los robots blandos.
El avance de un equipo dentro del Collaborative Robotics and Intelligent Systems Institute de la universidad allana el camino hacia la impresión 3D de estructuras altas y complicadas con una aleación de galio altamente conductiva.
Los investigadores ponen nanopartículas de níquel en el metal líquido, galinstan, para espesarlo en una pasta con una consistencia adecuada para la fabricación aditiva.
"La aleación líquida era imposible de estratificar en estructuras altas", dijo Yiğit Mengüç, profesor asistente de ingeniería mecánica y co-autor correspondiente del estudio. "Con la textura similar a la pasta, se puede colocar en capas mientras se mantiene su capacidad paraflujo y estirarse dentro de los tubos de goma. Demostramos el potencial de nuestro descubrimiento imprimiendo en 3D un circuito de dos capas muy elástico cuyas capas se entrelazan entre sí sin tocarse ".
Los hallazgos se publicaron recientemente en Advanced Materials Technologies.
Las aleaciones de galio ya se están utilizando como material conductor en electrónica flexible; las aleaciones tienen baja toxicidad y buena conductividad, además son económicas y de "autocuración", capaces de volver a unirse en los puntos de ruptura.
Pero antes de la modificación desarrollada en OSU, que utilizaba la sonicación, la energía del sonido, para mezclar las partículas de níquel y el galio oxidado en el metal líquido, la capacidad de impresión de las aleaciones se limitaba a 2 dimensiones.
Para este estudio, los investigadores imprimieron estructuras de hasta 10 milímetros de alto y 20 milímetros de ancho.
"La impresión de metal líquido es parte integral del campo de la electrónica flexible", dijo el coautor Doğan Yirmibeşoğlu, estudiante de doctorado en robótica en OSU. "La fabricación aditiva permite la fabricación rápida de diseños y circuitos complejos".
El campo presenta una gama de productos que incluye textiles conductores de la electricidad; pantallas flexibles; sensores de torque, presión y otros tipos de tensión; trajes de sensores portátiles, como los utilizados en el desarrollo de videojuegos; antenas y sensores biomédicos.
"El futuro es muy brillante", dijo Yirmibeşoğlu. "Es fácil imaginar hacer robots blandos que estén listos para funcionar, que simplemente salgan de la impresora".
La pasta de aleación de galio muestra varias características nuevas en el campo de la electrónica flexible, agregó el co-autor correspondiente Uranbileg Daalkhaijav, candidato a doctorado en ingeniería química.
"Se puede hacer fácil y rápidamente", dijo Daalkhaijav. "El cambio estructural es permanente, las propiedades eléctricas de la pasta son comparables a las del metal líquido puro y la pasta conserva las características de autocuración".
El trabajo futuro explorará la estructura exacta de la pasta, cómo se estabilizan las partículas de níquel y cómo cambia la estructura a medida que la pasta envejece.
El Programa de Investigadores Jóvenes de la Oficina de Investigación Naval apoyó esta investigación.
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Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Oregón . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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