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Selon des scientifiques de Pékin, en Chine, des matériaux de tous les jours tels que le papier et le plastique pourraient être transformés en « dispositifs intelligents » électroniques en utilisant une nouvelle méthode simple pour appliquer du métal liquide sur des surfaces. L’étude, publiée le 9 juin dans la revue Rapports de cellule Sciences physiques, illustre une technique d’application d’un revêtement de métal liquide sur des surfaces qui ne se lient pas facilement au métal liquide. L’approche est conçue pour fonctionner à grande échelle et peut avoir des applications dans les plates-formes de test portables, les dispositifs flexibles et la robotique douce.
« Avant, nous pensions qu’il était impossible pour le métal liquide d’adhérer aussi facilement aux surfaces non mouillantes, mais ici, il ne peut adhérer à diverses surfaces qu’en ajustant la pression, ce qui est très intéressant », a déclaré Bo Yuan, scientifique à Tsinghua. University et le premier auteur de l’étude.
Les scientifiques cherchant à combiner le métal liquide avec des matériaux traditionnels ont été gênés par la tension superficielle extrêmement élevée du métal liquide, qui l’empêche de se lier à la plupart des matériaux, y compris le papier. Pour surmonter ce problème, les recherches antérieures se sont principalement concentrées sur une technique appelée « impression par transfert », qui consiste à utiliser un troisième matériau pour lier le métal liquide à la surface. Mais cette stratégie présente des inconvénients – l’ajout de plus de matériaux peut compliquer le processus et affaiblir les performances électriques, thermiques ou mécaniques du produit final.
Pour explorer une approche alternative qui leur permettrait d’imprimer directement du métal liquide sur des substrats sans sacrifier les propriétés du métal, Yuan et ses collègues ont appliqué deux métaux liquides différents (eGaln et BilnSn) à divers tampons en silicone et polymère de silicone, puis ont appliqué différentes forces en frottant. les tampons sur des surfaces en papier.
« Au début, il était difficile de réaliser une adhérence stable du revêtement de métal liquide sur le substrat », a déclaré Yuan. « Cependant, après de nombreux essais et erreurs, nous avons enfin trouvé les bons paramètres pour obtenir une adhérence stable et reproductible. »
Les chercheurs ont découvert que le frottement du tampon recouvert de métal liquide contre le papier avec une petite force permettait aux gouttelettes de métal de se lier efficacement à la surface, tandis que l’application de plus grandes quantités de force empêchait les gouttelettes de rester en place.
Ensuite, l’équipe a plié le papier recouvert de métal dans une grue en papier, démontrant que la surface peut toujours être pliée comme d’habitude une fois le processus terminé. Et après cela, le papier modifié conserve toujours ses propriétés habituelles.
Bien que la technique semble prometteuse, Yuan a noté que les chercheurs cherchaient toujours à garantir que le revêtement de métal liquide reste en place après son application. Pour l’instant, un matériau d’emballage peut être ajouté à la surface du papier, mais l’équipe espère trouver une solution qui ne l’exigera pas.
« Tout comme l’encre humide sur papier peut être essuyée à la main, le revêtement de métal liquide sans emballage peut également être essuyé par l’objet qu’il touche lors de son application », a déclaré Yuan. « Les propriétés du revêtement lui-même ne seront pas grandement affectées, mais les objets en contact peuvent être souillés. »
À l’avenir, l’équipe prévoit également de s’appuyer sur la méthode afin qu’elle puisse être utilisée pour appliquer du métal liquide sur une plus grande variété de surfaces, y compris le métal et la céramique.
« Nous prévoyons également de construire des appareils intelligents en utilisant des matériaux traités par cette méthode », a déclaré Yuan.
Ce travail a été soutenu par la China Postdoctoral Science Foundation, la National Nature Science Foundation of China et le financement de la coopération entre Nanshan et Tsinghua SIGS en science et technologie.
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