Flüssige Metalle nehmen Gestalt, 27. Juni 2016 Ausgabe - Vol
Credit: Adv. Mater.
Nicht nur, dass die Oxidhaut auf Gallium-basierte flüssige Metalle verleihen den Materialien die Möglichkeit, eine Form zu halten, sondern ermöglicht auch sie in neue Formen-even Extremen-, die alle stabil bleiben neu konfiguriert werden, während die elektrische Leitfähigkeit beibehalten wird. Dass wenig Magie geschieht, weil, wenn ein Flüssigmetalltröpfchen gedehnt wird, wobei das Metall die Oxidhaut bricht, so dass kurz bevor die Haut Wieder Formen fließen.
Dickey Gruppe nutzte diese Eigenschaft ein Raumtemperatur Verfahren zur Herstellung von kundenspezifischen Drähten on the fly zu entwickeln. Das Team abspritzt ein paar Dutzend Mikroliter eGain auf einem dehnbaren Polymer. Durch die Haftung zwischen den beiden Materialien, wie die Forscher dann das Polymer dehnen, das flüssige Metall erstreckt sich mit ihm.
Dickey stellt fest, dass die Drähte für dehnbare Elektronik verwendet werden könnten oder hergestellt wie für die Reparatur von elektrischen Anschlüsse erforderlich. „Unser Ziel ist es konventionelle Verkabelung nicht zu ersetzen“, sagt er, „sondern ein alternatives Verfahren zur Herstellung von Leiterbahnen, die Vorteile der einzigartigen Eigenschaften von flüssigem Metall stattfindet.“
Wissenschaftler verwenden Gallium-basierte flüssige Metalle Komplex freistehendes 3-D-Muster zu bilden. Das Metall (oben links) kann in Polymer dann aus der Polymerhülle zurückgezogen eingekapselt wird, einen leeren Kanal (oben Mitte) zu verlassen, die für das Mikrofluidik verwendet werden kann (mit farbiger Flüssigkeit zur Demonstration, oben rechts wieder aufgefüllt).
Credit: Lab Chip
Wissenschaftler verwenden Gallium-basierte flüssige Metalle Komplex freistehendes 3-D-Muster zu bilden. Das Metall (oben links) kann in Polymer dann aus der Polymerhülle zurückgezogen eingekapselt wird, einen leeren Kanal (oben Mitte) zu verlassen, die für das Mikrofluidik verwendet werden kann (mit farbiger Flüssigkeit zur Demonstration, oben rechts wieder aufgefüllt).
Credit: Lab Chip
Mehrere Forscher beuten auch die Oberflächenoxid auf Gallium basierenden flüssigen Metallen nicht leitenden Polymere leitenden diejenigen zu konvertieren. Etablierte Verfahren zum Bewirken, dass die Transformation beruhen auf Dotieren von Polymeren mit Ruß, Kohlenstoff-Nanoröhrchen, oder Metallteilchen. Aber diese Additive können Polymere steif oder spröde machen. Hinzufügen von flüssigen Metallen, in Gegensatz dazu ermöglicht die Kunststofffolien zu strecken und die Leitfähigkeit aufrechtzuerhalten, während dies zu tun.
Um auf einen guten Schuss müssen kommerzielle Ebene skaliert wird, Herstellungsverfahren Gallium-Legierungen beteiligt sollen automatisiert werden, zum Beispiel über den Tintenstrahldruck. Aber flüssige Metalle sind für den Tintenstrahldruck nicht geeignet. Sie neigen dazu, andere Metalle korrosiv zu sein, und das Oberflächenoxid können leicht verstopfen Tintenstrahldüsen, sagt Purdue Kramer.
Der größte Teil der Forschung auf flüssige Metalle konzentriert sich auf eGain und Galinstan und deren Verwendung in dehnbare Elektronik. Aber das sind nicht die einzigen flüssigen Metallen oder Anwendungen untersucht. Eine Forschungsgruppe von Stéphanie P. Lacour von der Eidgenössischen Technischen Hochschule (ETH) geführt, Lausanne, macht dehnbare Elektronik von Hybrid-Fest-Flüssig-dünnen Metallfilmen, das Gold enthalten.
Die Gallium-basierte flüssiges Metall Schaltung hier zu sehen ist, die Tintenstrahl auf dem Handschuh gedruckt wurde, verfolgt feine Bewegungen des Fingers durch dehnungsinduzierte Dehnung zu messen.
Credit: Adv. Mater.
Die Gallium-basierte flüssiges Metall Schaltung hier zu sehen ist, die Tintenstrahl auf dem Handschuh gedruckt wurde, verfolgt feine Bewegungen des Fingers durch dehnungsinduzierte Dehnung zu messen.
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Aber dehnbare Elektronik ist nicht die einzige Anwendung, die Forscher für flüssige Metalle sind beäugen. Nach der Fokussierung auf dehnbare Elektronik für den letzten Jahren, Dickey Gruppe hat sich kürzlich auf Mikrofluidik. Anstelle des flüssigen Metalls in ein Produkt enthält es spezielle Eigenschaften zu verleihen, wie es in der Elektronik Forschung getan wird, Dickey Gruppe verwendet eGain als Synthese-Vorlage, wird dann wieder los.
Flüssiges Metall Forscher wissen, die Freuden und Herausforderungen diese nicht-sehr-gut bekannten Materialien zu studieren. „Die Schönheit mit ihnen zu arbeiten ist, dass sie unglaublich vielseitig sind“ CMU Majidi sagt. „Sie können sie Koax in alle Arten von nützlichen Formen bilden, Mustern und Geometrien.“ Aber sie haben Mängel. „Sie kann schwierig sein, zu verarbeiten“, betont Kramer. „Die Kombination von ihrer Oberflächenspannung, Viskosität und Dichte macht sie mit den meisten Standard-Flüssig-Verarbeitungstechniken inkompatibel.“
Dennoch hat sich ihre Popularität steil in den letzten Jahren zugenommen, da immer mehr Forscher in das Spiel zu bekommen. Dickey prognostiziert, dass dieser Trend anhalten wird. „Wenn ich Gespräche auf flüssige Metalle geben, sind die Menschen begeistert und voller Fragen. Aber wenn ich in ihren Händen eine Polymer-Flüssigmetallprobe gestellt und lassen Sie sie mit ihm spielen, sind sie völlig weggeblasen.“