На основе повседневных материалов вскоре можно будет создавать электронные умные устройства с помощью простого метода нанесения жидкого металла на поверхности, считают учёные из Пекина. В статье об исследовании, опубликованной в журнале Cell Reports Physical Science, описали технику жидкометаллического покрытия на поверхностях, которые при прочих условиях нелегко с ним соединить.
Учёным, стремящимся объединить жидкий металл с традиционными материалами, обычно мешает его чрезвычайно высокое поверхностное натяжение. Оно препятствует связыванию с большинством поверхностей, включая бумагу. Чтобы преодолеть проблему, ранее в основном применяли технику трансферной печати. При трансферной печати керамику, например, декорируют в два приёма: сначала переносят отпечаток с гравированной медной или стальной пластины на бумагу, а затем делают с бумаги оттиск на керамическом изделии. Но у этого способа есть недостатки. Так, примеси могут усложнить процесс и снизить электрические, теплопроводные или механические характеристики конечного продукта.
Изобретатели стремились печатать жидким металлом непосредственно на подложках без ущерба для его свойств. Чтобы изучить альтернативный подход, они нанесли на различные силиконовые и силиконово-полимерные штампы два разных жидких металла: тонкую смесь кристаллов галлия и индия (eGaln) и сочетание висмута, индия и олова (BilnSn). А затем с различными усилиями делали оттиски штампами на бумаге.
Сначала было трудно обеспечить стабильное прилипание жидкометаллического покрытия к подложке. Однако после множества проб и ошибок мы получили правильные параметры для достижения стабильной адгезии
— Бо Юань, учёный из Университета Цинхуа.
Экспериментаторы обнаружили, что трение штампа о бумагу с небольшим усилием позволило капелькам металла эффективно закрепиться на поверхности, в то время как большее усилие сработало хуже.
Затем учёные сложили из бумаги с металлическим покрытием журавлика и тем самым показали, что после процедуры её можно сгибать по-прежнему.
Хотя технология кажется многообещающей, Бо Юань упомянул про недостаток. Исследователи всё ещё выясняют, как гарантировать, чтобы покрытие из жидких металлов держалось надёжнее. Его можно повредить так же легко, как размазать свежие чернила по бумаге. На свойства самого покрытия это повлияло бы несущественно, но о такую металлизированную бумагу могут попросту испачкаться. Помогло бы дополнительное защитное покрытие, но исследователи надеются найти иное решение, без «упаковки».
В будущем коллеги также планируют совершенствовать свой метод, чтобы с его помощью наносить жидкий металл на прочие поверхности, включая другой металл и керамику. Они также планируют создавать умные устройства с использованием материалов, обработанных этим методом, добавил Юань. Новый подход может найти применение в носимых датчиках, гибких устройствах и робототехнике.
