Uma nova pesquisa mostra como a tecnologia de impressão a jato de tinta pode ser usada para produzir em massa circuitos eletrônicos feitos de ligas de metal líquido para "robôs macios" e eletrônicos flexíveis.

As tecnologias elásticas podem tornar possível uma nova classe de robôs flexíveis e roupas elásticas que as pessoas podem usar para interagir com computadores ou para fins terapêuticos. Contudo, novas técnicas de fabricação devem ser desenvolvidas antes que as máquinas leves se tornem comercialmente viáveis, disse Rebecca Kramer, professor assistente de engenharia mecânica na Purdue University.

"Queremos criar eletrônicos extensíveis que possam ser compatíveis com máquinas flexíveis, como robôs que precisam se espremer em pequenos espaços, ou tecnologias vestíveis que não restringem o movimento, "ela disse." Condutores feitos de metal líquido podem esticar e deformar sem quebrar. "

Uma nova abordagem de manufatura potencial concentra-se em aproveitar a impressão a jato de tinta para criar dispositivos feitos de ligas líquidas.

"Este processo agora nos permite imprimir condutores flexíveis e extensíveis em qualquer coisa, incluindo materiais e tecidos elásticos, "Kramer disse.

Um artigo de pesquisa sobre o método aparecerá no dia 18 de abril na revista. Materiais avançados . O artigo geralmente apresenta o método, chamados de nanopartículas de gálio-índio mecanicamente sinterizadas, e descreve a pesquisa que levou ao projeto. Foi escrito pelo pesquisador de pós-doutorado John William Boley, estudante de graduação Edward L. White e Kramer.

Uma tinta imprimível é feita dispersando o metal líquido em um solvente não metálico usando ultrassom, que quebra o metal líquido a granel em nanopartículas. Esta tinta preenchida com nanopartículas é compatível com impressão a jato de tinta.

"O metal líquido em sua forma nativa não é compatível com o jato de tinta, "Kramer disse." Então o que fazemos é criar nanopartículas de metal líquido que são pequenas o suficiente para passar por um bico de jato de tinta. Sonicando metal líquido em um solvente transportador, como o etanol, ambos criam as nanopartículas e as dispersam no solvente. Então, podemos imprimir a tinta em qualquer substrato. O etanol evapora, então ficamos apenas com nanopartículas de metal líquido em uma superfície. "

Após a impressão, as nanopartículas devem ser reunidas aplicando uma leve pressão, o que torna o material condutor. Esta etapa é necessária porque as nanopartículas de metal líquido são inicialmente revestidas com gálio oxidado, que atua como uma pele que impede a condutividade elétrica.

"Mas é uma pele frágil, então, quando você aplica pressão, ela quebra a pele e tudo se aglutina em um filme uniforme, "Kramer disse." Podemos fazer isso estampando ou arrastando algo pela superfície, como a ponta afiada de uma ponta de silicone. "

A abordagem torna possível selecionar quais partes ativar, dependendo de projetos específicos, sugerindo que um filme em branco pode ser fabricado para uma infinidade de aplicações potenciais.

"Ativamos seletivamente os aparelhos eletrônicos que queremos ligar, aplicando pressão apenas nessas áreas, "disse Kramer, que este ano recebeu um prêmio de Desenvolvimento em Início de Carreira da National Science Foundation, que apóia a pesquisa para determinar a melhor forma de desenvolver a tinta de metal líquido.

O processo poderia tornar possível a produção em massa de grandes quantidades do filme rapidamente.

Pesquisas futuras irão explorar como a interação entre a tinta e a superfície sendo impressa pode levar à produção de tipos específicos de dispositivos.

"Por exemplo, como as nanopartículas se orientam em superfícies hidrofóbicas versus superfícies hidrofílicas? Como podemos formular a tinta e explorar sua interação com uma superfície para permitir a automontagem das partículas? ”, Disse ela.

Os pesquisadores também vão estudar e modelar como as partículas individuais se rompem quando a pressão é aplicada, fornecer informações que poderiam permitir a fabricação de traços ultrafinos e novos tipos de sensores.