中國科學(xué)家通過使用一種簡(jiǎn)單的新方法將液態(tài)金屬涂敷到表面，紙張和塑料等日常材料可以轉(zhuǎn)化為電子“智能設(shè)備”。該研究于6月9日發(fā)表在《細(xì)胞報(bào)告物理科學(xué)》雜志上，該研究展示了一種將液態(tài)金屬涂層應(yīng)用于不易與液態(tài)金屬結(jié)合的表面的技術(shù)。該方法旨在大規(guī)模工作，并可能應(yīng)用于可穿戴測(cè)試平臺(tái)、柔性設(shè)備和軟體機(jī)器人。

該研究的第一作者、清華大學(xué)科學(xué)家袁博說：“以前，我們認(rèn)為液態(tài)金屬不可能如此容易地附著在不濕潤的表面上，但在這里它只需調(diào)節(jié)壓力就可以附著在各種表面上，這非常有趣?！?/p>

【資料圖】

試圖將液態(tài)金屬與傳統(tǒng)材料結(jié)合起來的科學(xué)家們一直受到液態(tài)金屬極高的表面張力的阻礙，這會(huì)阻止它與大多數(shù)材料結(jié)合，包括紙張。為了克服這個(gè)問題，之前的研究主要集中在一種稱為“轉(zhuǎn)移印刷”的技術(shù)上，該技術(shù)涉及使用第三種材料將液態(tài)金屬粘合到表面。但這種策略也有缺點(diǎn)——添加更多材料會(huì)使過程復(fù)雜化，并可能削弱最終產(chǎn)品的電氣、熱學(xué)或機(jī)械性能。

為了探索一種替代方法，使他們能夠在不犧牲金屬性能的情況下直接在基材上印刷液態(tài)金屬，袁博及其同事將兩種不同的液態(tài)金屬（eGaln和BilnSn）應(yīng)用于各種硅樹脂和硅樹脂聚合物印模，然后在摩擦?xí)r施加不同的力以貼合到紙面上。

“起初，很難實(shí)現(xiàn)液態(tài)金屬涂層在基材上的穩(wěn)定附著力，”袁博說，“然而，經(jīng)過大量的反復(fù)試驗(yàn)，我們終于有了正確的參數(shù)來實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、可重復(fù)的黏合。”

研究人員發(fā)現(xiàn)，用較小的力在紙上摩擦覆蓋有液態(tài)金屬的印章，可以使金屬液滴有效地結(jié)合到表面上，而施加較大的力則可以防止液滴停留在原位。

接下來，團(tuán)隊(duì)將涂有金屬的紙折疊成紙鶴，證明該過程完成后表面仍可以像往常一樣折疊。并且在這樣做之后，修改后的紙張仍然保持其通常的特性。

雖然這項(xiàng)技術(shù)看起來很有前途，但研究人員仍在研究如何確保液態(tài)金屬涂層在應(yīng)用后保持在原位。目前，可以在紙張表面添加一種包裝材料，但該團(tuán)隊(duì)希望找到一種不需要它的解決方案。

“就像紙上的濕墨水可以用手擦掉一樣，這里沒有包裝的液態(tài)金屬涂層也可以在應(yīng)用時(shí)被接觸到的物體擦掉，”袁博說，“涂層本身的性能不會(huì)受到太大影響，但接觸的物體可能會(huì)被弄臟。”

未來，該團(tuán)隊(duì)還計(jì)劃在該方法的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展，使動(dòng)力液態(tài)金屬應(yīng)用于更多種類的表面，包括金屬和陶瓷。

袁博表示還計(jì)劃使用經(jīng)過這種方法處理的材料來構(gòu)建智能設(shè)備。

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