Avanzando en la fabricación de componentes electrónicos extensibles y robots blandos

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Un equipo de investigación de la Collaborative Robotics and Intelligent Systems Institute en la Facultad de Ingeniería de la Oregon State University han desarrollado un método para modificar, Aleación de metal imprimible 3D. Este desarrollo podría conducir a la fabricación rápida de componentes electrónicos elásticos, incluidas pantallas de computadora flexibles y robots blandos.

El estudio se publica en la revista Tecnologías de materiales avanzados.

El equipo de investigación utilizó la sonicación, la energía del sonido, para colocar nanopartículas de níquel en galinstan, una aleación de metal líquido. El proceso espesa el galinstan en una pasta con una consistencia adecuada para la fabricación aditiva.

Este método permite la impresión 3D de estructuras altas y complejas con una aleación de galio altamente conductiva. Antes de este desarrollo, la aleación de galio era demasiado líquida para imprimir tridimensionalmente.

"La aleación líquida era imposible de colocar en estructuras altas" Yiğit Mengüç, un profesor asistente de ingeniería mecánica en OSU y autor co-correspondiente en el estudio, dijo en un comunicado.

“Con la textura similar a la pasta, se puede colocar en capas mientras mantiene su capacidad para fluir y estirarse dentro de los tubos de goma. "Demostramos el potencial de nuestro descubrimiento mediante la impresión 3D de un circuito de dos capas muy elástico, cuyas capas se entrelazan entre sí sin tocar".

Las aleaciones de galio tienen baja toxicidad y buena conductividad, y son baratas y de "autocuración", lo que significa que son capaces de volver a unirse a los puntos de ruptura. Como resultado, las aleaciones de galio ya se utilizan comúnmente como material conductor en la electrónica flexible.

Antes del desarrollo de este equipo, el uso de aleaciones de galio estaba restringido a la impresión 2-dimensional por su textura fluida. Al desarrollar una aleación de galio imprimible con 3D, este equipo ha cambiado la forma en que los metales líquidos se pueden usar en la fabricación de tecnologías flexibles.

"En el estado actual de la técnica, el material metálico líquido solo se inyecta en microcanales de silicona o se pulveriza", dijo Doğan Yirmibeşoğlu, un estudiante de doctorado en robótica en OSU y coautor del estudio.

"Queríamos utilizar la fabricación de aditivos para el depósito de metal líquido para poder generar sensores blandos mucho más complejos".

Para este estudio, los investigadores utilizaron la aleación recientemente desarrollada para imprimir estructuras de hasta 10 mm de alto y 20 mm de ancho.

"La impresión de metal líquido es parte integral del campo de la electrónica flexible" Yirmibeşoğlu dijo en un comunicado.

“La fabricación aditiva permite la fabricación rápida de diseños y circuitos complejos”.

La pasta imprimible 3D cuenta con una variedad de características que podrían beneficiar el campo de la electrónica flexible.

"Se puede hacer fácil y rápidamente" Uranbileg Daalkhaijav, un candidato doctoral en ingeniería química en OSU y co-autor correspondiente, dijo en un comunicado.

"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 desarrollo podría allanar el camino para la fabricación de una gama de productos, incluida la tecnología portátil, pantallas flexibles, antenas y sensores biomédicos.

Los investigadores intentan investigar algunas de las características de la pasta. Explorarán la estructura exacta de la pasta, cómo se estabilizan las partículas de níquel y cómo su estructura cambia con el tiempo.

Esperan que este desarrollo pueda conducir a la creación de robots blandos totalmente funcionales, impresos con 3D.

"Nuestro siguiente paso es combinar este método de impresión de metal líquido 3D con la impresión de material suave para poder fabricar robots suaves que funcionarán justo después de que se realice la impresión", dijo Yirmibeşoğlu.

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