اختراق المعادن السائلة يمكن أن يحول المواد اليومية إلى “أجهزة ذكية” إلكترونية
طور الباحثون طريقة جديدة لتطبيق المعدن السائل على أسطح مثل الورق والبلاستيك، وتحويل هذه المواد اليومية إلى “أجهزة ذكية” محتملة.
تهدف المساعي المستقبلية إلى توسيع التطبيق ليشمل الأسطح المتنوعة وإنشاء أجهزة ذكية من المواد المعالجة بهذه الطريقة.
ابتكر العلماء الصينيون تقنية لتغليف المواد المستخدمة في الحياة اليومية مثل الورق والبلاستيك بمعدن سائل، مما قد يؤدي إلى إنشاء “أجهزة ذكية”.
الطريقة، التي تتضمن تعديل الضغط بدلاً من استخدام مادة ربط، تمكن المعدن السائل بنجاح من الالتصاق بالأسطح، وهي مهمة كانت صعبة في السابق بسبب التوتر السطحي العالي.
يمكن تحويل المواد اليومية مثل الورق والبلاستيك إلى “أجهزة ذكية” إلكترونية باستخدام طريقة جديدة بسيطة لتطبيق المعدن السائل على الأسطح، وفقًا لعلماء في بكين، الصين.
توضح الدراسة، التي نُشرت في 9 يونيو في مجلة Cell Reports Physical Science ، تقنية لتطبيق طلاء معدني سائل على الأسطح التي لا ترتبط بسهولة بالمعدن السائل.
تم تصميم هذا النهج للعمل على نطاق واسع وقد يكون له تطبيقات في منصات الاختبار القابلة للارتداء والأجهزة المرنة والروبوتات اللينة.
قال بو يوان، العالم في تسينغهوا: “في السابق، كنا نظن أنه من المستحيل أن يلتصق المعدن السائل بالأسطح غير المبللة بهذه السهولة، ولكن هنا يمكن أن يلتصق بأسطح مختلفة فقط من خلال ضبط الضغط، وهو أمر مثير للاهتمام للغاية”. الجامعة والمؤلف الأول للدراسة.
العلماء الذين يسعون إلى الجمع بين المعدن السائل والمواد التقليدية أعاقتهم التوتر السطحي الشديد للمعدن السائل، مما يمنعه من الارتباط بمعظم المواد، بما في ذلك الورق.
للتغلب على هذه المشكلة، ركزت الأبحاث السابقة بشكل أساسي على تقنية تسمى “طباعة النقل”، والتي تتضمن استخدام مادة ثالثة لربط المعدن السائل بالسطح.
لكن هذه الإستراتيجية تأتي مع عيوب – يمكن أن تؤدي إضافة المزيد من المواد إلى تعقيد العملية وقد يضعف الأداء الكهربائي أو الحراري أو الميكانيكي للمنتج النهائي.
هيكل أوريغامي متعدد الوظائف مبني بالورق المعالج بالمعادن السائلة. الائتمان: تقارير الخلية العلوم الفيزيائية / يوان وآخرون.
لاستكشاف طريقة بديلة تسمح لهم بطباعة المعدن السائل مباشرة على ركائز دون التضحية بخصائص المعدن، استخدم يوان وزملاؤه معدنين سائلين مختلفين (eGaln و BilnSn) على أختام مختلفة من السيليكون والبوليمر السيليكوني ، ثم طبقوا قوى مختلفة أثناء فركهم. الطوابع على أسطح الورق.
قال يوان: “في البداية، كان من الصعب تحقيق التصاق ثابت لطلاء المعدن السائل على الركيزة”. “ومع ذلك، بعد الكثير من التجارب والخطأ، أصبح لدينا أخيرًا المعلمات الصحيحة لتحقيق التصاق ثابت وقابل للتكرار.”
وجد الباحثون أن فرك الختم المغطى بالمعدن السائل على الورق بكمية صغيرة من القوة مكن القطرات المعدنية من الارتباط بشكل فعال بالسطح، بينما منع استخدام كميات أكبر من القوة القطرات من البقاء في مكانها.
بعد ذلك، طوى الفريق الورقة المطلية بالمعدن في رافعة ورقية، مما يدل على أنه لا يزال من الممكن طي السطح كالمعتاد بعد اكتمال العملية. وبعد القيام بذلك، لا يزال الورق المعدل يحتفظ بخصائصه المعتادة.
في حين أن هذه التقنية تبدو واعدة، أشار يوان إلى أن الباحثين لا يزالون يكتشفون كيفية ضمان بقاء طلاء المعدن السائل في مكانه بعد تطبيقه.
في الوقت الحالي، يمكن إضافة مادة تغليف إلى سطح الورق، لكن الفريق يأمل في إيجاد حل لا يتطلب ذلك.
قال يوان: “تمامًا مثلما يمكن مسح الحبر المبلل على الورق يدويًا، يمكن أيضًا مسح الطلاء المعدني السائل بدون تغليف هنا بواسطة الشيء الذي يلامسه أثناء تطبيقه”.
“خصائص الطلاء نفسه لن تتأثر بشكل كبير، ولكن الأشياء التي تلامسها قد تتسخ.”
في المستقبل، يخطط الفريق أيضًا للبناء على الطريقة بحيث يمكن استخدامها لتطبيق المعدن السائل على مجموعة أكبر من الأسطح، بما في ذلك المعدن والسيراميك.
قال يوان: “نخطط أيضًا لبناء أجهزة ذكية باستخدام مواد معالجة بهذه الطريقة”.
المصدر: scitechdaily
شاهد المزيد:
