Stampa ad alta risluzione riconfigurabile di metalli liquidi con strutture tridimensionali

Stampa 3D di ricercatori coreani con metallo liquido

In ‘ ad alta risoluzione, la stampa riconfigurabile di metalli liquidi con strutture tridimensionali ‘ autori Young-Geun Parco, Hyeon Seok An, Ju-Young Kim, e Jang-Ung Parco esplorare una nuova tecnica di fuori del consueto regno della stampa metallo 3D. Con la stampa 3D di metallo liquido, gli autori possono creare integrazioni 3D “estensibili” formate in “diverse strutture 3D”. Come esempio in questo studio, creano un’antenna riconfigurabile.

La deformazione nei dispositivi è un punto focale qui, incentrato sulle applicazioni in “elettronica a forma libera” come:

Elettronica estensibile
Elettronica indossabile
Attuatori morbidi
Robotica
In precedenza, ci sono state difficoltà nel trovare materiali adatti per tali dispositivi che richiedessero parti mobili che fossero anche confortevoli per il consumatore o facili da manipolare come oggetti funzionali. Gli autori sottolineano che la fragilità è spesso un problema, sebbene i materiali conduttivi siano stati sviluppati come metalli ondulati, reti metalliche e una varietà di materiali compositi. Sebbene promettenti, tali metodi non sono sempre scalabili per la stampa 3D e la risoluzione potrebbe essere un problema.

“Mentre i metodi di scrittura diretta dell’inchiostro a base di filamenti che utilizzano inchiostri di nanoparticelle metalliche (ad esempio, Ag o Cu) hanno dimostrato una certa fattibilità per la stampa ad alta risoluzione, richiedono ulteriore ricottura termica o un processo di essiccazione per formare percorsi conduttivi, che possono causare danni alla morbidezza substrati simili a tessuti. Inoltre, questi modelli di metalli stampati e termicamente ricotti sono relativamente rigidi e rigidi; quindi, deformazioni ripetitive del dispositivo possono portare a rotture o guasti in questi elettrodi metallici. “

I ricercatori discutono di metalli liquidi come la lega euterica indio-gallio (EGaIn) e la lega gallio-indio-stagno (Galinstan), entrambi materiali estensibili che presentano anche bassi livelli di tossicità e pochissima volatilità. Rispetto ai metalli solidi, dimostrano anche un’ottima conduttività. Mentre la microfluidica o la litografia possono essere utilizzate per modellare i metalli liquidi, le loro strutture sono limitate al regno 2D. Utilizzando un ugello sottile per stampare il metallo liquido in condizioni ambientali, gli autori sono in grado di creare strutture ad alta risoluzione. L’uso di filamenti metallici stretti consente la realizzazione di strutture libere da metallo liquido; infatti, possono anche essere sollevati dall’ugello e spostati.

Le antenne ad alta risoluzione sono state stampate in 3D come campioni per la ricerca, usando un ugello montato su una siringa e un substrato posizionato sullo stadio a cinque assi. Il team ha inoltre creato strutture indipendenti di elettrodi, consentendo la minimizzazione delle interconnessioni e “un obiettivo verso integrazioni più elevate per i dispositivi miniaturizzati”.

“Riteniamo che questo metodo di riconfigurazione 3D ad alta risoluzione offra una strategia promettente come un processo additivo che può essere combinato con tecniche di fabbricazione convenzionali per dispositivi altamente integrati ed estensibili, indicando una promessa sostanziale per l’utilizzo nell’elettronica di prossima generazione”, hanno affermato i ricercatori.

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