Tekutý kov by mohol zmeniť každodenné veci, ako je papier, na inteligentné predmety Ars Technica

Aj keď papier nie je práve šikovný materiál, raz to môže byť, ak bude pokrytý novým typom tekutého kovu. Táto tekutá zliatina má potenciál premeniť papier a iné materiály na pomôcky, ktoré môžu vykonávať úlohy samostatne.

Tekutý kov sa už používa v inteligentných objektoch, ako sú obvody a nositeľné senzory – ale nie ako povlak. Tím vedcov pod vedením Bo Yuana z univerzity Tsinghua v Číne, inšpirovaný origami, prišiel na spôsob, ako pripraviť tekutý kov a naniesť ho pečiatkou tak, aby sa prilepil na papier bez lepidla, čo sa doteraz nikdy nepodarilo. Nebolo možné. jeden v Štúdium Nedávno publikované v Cell Reports Physical Science, Vedci ukázali, že papier potiahnutý kovom je možné vyrezať do origami tvarov a zložiť späť na seba. Kovová vrstva tiež vedie teplo a elektrinu. Je to takmer kúzlo. O.

viskózna zliatina

Pretože sa častice v tekutom kove lepia tak blízko k sebe, je ťažké ich prilepiť na akýkoľvek povrch bez toho, aby pôsobili ako lepidlo. Ale tieto lepidlá majú zvyčajne negatívny vplyv na vlastnosti kovu, ako je jeho vodivosť. Yuan a jeho tím chceli tekutý kov, ktorý by sa mohol prilepiť na papier bez lepidiel. Použili zliatinu bizmutu, india a oxidu cínu (BiInSn) a testovali, ako dobre funguje so zliatinou india/gália (eGaIn).

Ukázalo sa, že BiInSn je efektívnejší. Na rozdiel od EGain neoxiduje, keď je vystavený vzduchu, takže to, ako dobre priľne k povrchu, nezávisí od oxidového filmu, ktorý sa tvorí na kove. BiInSn je pri izbovej teplote tuhá látka a má vysoký bod topenia, takže pri teplotách nižších ako 62 °C (asi 144 °F) nehrozí skvapalnenie. Je tiež schopný silnej priľnavosti. Na dosiahnutie optimálnej adhézie k BiInSn je však potrebný pokus a omyl.

„Potrebovali sme zabezpečiť priľnavosť tekutého kovu vo veľkom meradle k rôznym papierom a zachovať stabilitu povlaku,“ povedal Yuan Ars Technica v e-mailovom rozhovore. „Na vyriešenie týchto problémov sme zmenili tlak aplikovaný na pečiatku, ako aj rýchlosť odierania použitú v experimentoch a nakoniec sme našli najvhodnejší parameter, ktorý nakoniec dosiahol rýchlu, veľkoplošnú a stabilnú priľnavosť.“

Výskumníci sa ho pokúsili prilepiť na papier rôznym tlakom a zistili, že na to, aby zostal na mieste, nepotrebuje veľa. Potom vytvoril origami kocku z pokovovaného papiera, ktorý vyžadoval, aby sa okraje k sebe prilepili bez akéhokoľvek ďalšieho spojiva. Tiež si všimol, že keď sa štvorec otvoril, potiahnutý papier sa mohol zložiť späť do pôvodného tvaru. Pretože kovová vrstva bola samolepiaca, okraje, ktoré boli odkryté, sa navzájom priťahovali, až kým sa papier opäť nestal kockou. Ďalším skúšaným tvarom bola pružina, ktorá sa dala natiahnuť alebo stlačiť a zostala na svojom mieste bez ohľadu na to, ako bola nastavená.

Tímom bolo tiež možné vytvoriť 3D štruktúry z jednotlivých kusov plochého, pokovovaného papiera. Tieto štruktúry si môžu zachovať svoj tvar bez toho, aby sa porušili, a povlak je možné následne zlúpnuť bez toho, aby boli akýmkoľvek spôsobom ovplyvnené vlastnosti jeho papierového substrátu. Náter, ktorý nestratil nič zo svojich vlastností, je možné recyklovať a použiť znova a znova. Papier sa stal opäť papierom.

Ďalšie kroky

Yuan si myslí, že samolepenie pomocou tekutého kovu je výhodou, pretože ak sa to dá urobiť s papierom, dá sa to urobiť s inými tenkými, ľahkými materiálmi, aby sa dali vyrobiť inteligentné predmety a mäkké roboty, ktoré sa zmestia do úzkych priestorov. Ďalšia vec, ktorú chce dosiahnuť, je nájsť povlak, kde sa kov po stuhnutí neodlupuje. Zvažuje testovanie biokompatibilného nástreku farby na ochranu povlaku v materiáli, ktorý by sa mohol prípadne použiť ako obal (škatule sa môžu v experimente otvárať a zatvárať ako papierové kocky). , na ľudskej koži (prúžky by sa odlepili bezbolestne bez lepidla), pod vodou a dokonca aj v podmienkach pozorovaných na iných planétach a mesiacoch.

Táto látka by mohla byť potenciálne majetkom mäkkých robotov v mimozemských prostrediach. nejaké mäkké roboty už môže preskúmať Najhlbšie oblasti oceánu, kde je tlak príliš vysoký pre ľudí a trhliny a trhliny sú príliš malé pre veľké stroje. Mäkké roboty sú navrhnuté na monitorovanie podpovrchových tunelov planéta Mars A iné telesá vo vesmíre, Autonómne mäkké roboty, ktoré sú tenké a flexibilné by bol schopný pustiť sa do miest, kde sa väčšie vozidlá nedokázali zmestiť alebo bezpečne navigovať a samolepiaca vrstva tekutého kovu im umožňuje, aby sa sami zložili a rozložili.

„Pomocou našej metódy je možné vytvoriť inteligentné materiály s dobrou tepelnou a elektrickou vodivosťou, ako aj schopnosťou ladenia tuhosti,“ povedal Yuan v rozhovore a rozšíril materiálové možnosti pre mäkké roboty. „Myslím si, že táto metóda môže poskytnúť novú cestu pre navrhovanie vesmírnych prieskumníkov.“

Cell Reports Physical Science, 2023. DOI: 10.1016/J.XCRP.2023.101419 ,O DOI,

Elizabeth Rayne je tvor, ktorý píše. Jeho práca sa objavila na stránkach SYFY WIRE, Space.com, Live Science, Grunge, Den of Geek a Forbidden Futures. Keď nepíše, tak buď mení tvar, kreslí alebo cosplayuje ako postava, o ktorej nikto nikdy nepočul. Sledujte ho na Twitteri @quothravenrayne.