Martin Thuo della Iowa State University e l'Ames Laboratory hanno fatto clic sulla galleria fotografica per uno dei suoi progetti di ricerca.

Che ne dici di questo? C'era una rosa con tracce di metallo stampate su un delicato petalo. O questo? Un foglio di carta arricciato con un flessibile, display LED programmabile. Forse questo? Un cilindro di gelatina con tracce metalliche stampate nella parte superiore.

Tutte quelle foto mostravano l'ultima applicazione della tecnologia dei metalli sottoraffreddati sviluppata da Thuo e dal suo gruppo di ricerca. La tecnologia prevede metallo liquido (in questo caso il metallo di Field, una lega di bismuto, indio e stagno) intrappolato al di sotto del suo punto di fusione in lucidi, gusci di ossido, creando particelle di circa 10 milionesimi di metro di diametro.

Quando i gusci sono rotti, con pressione meccanica o dissoluzione chimica, il metallo all'interno scorre e si solidifica, creando una saldatura senza calore o, in questo caso, stampa conduttiva, linee e tracce metalliche su tutti i tipi di materiali, tutto, da un muro di cemento a una foglia.

Che potrebbe avere tutti i tipi di applicazioni, compresi sensori per misurare l'integrità strutturale di un edificio o la crescita delle colture. La tecnologia è stata testata anche in telecomandi cartacei che leggono i cambiamenti nelle correnti elettriche quando la carta è curva. Gli ingegneri hanno anche testato la tecnologia realizzando contatti elettrici per celle solari e stampando linee conduttive su gelatina, un modello per i tessuti biologici molli, compreso il cervello.

"Questo lavoro riporta senza calore, fabbricazione ambientale di interconnessioni e tracce metalliche conduttive su tutti i tipi di substrati, " Thuo e un team di ricercatori hanno scritto in un articolo che descrive la tecnologia recentemente pubblicato online dalla rivista Materiali funzionali avanzati .

Thuo, un assistente professore di scienza e ingegneria dei materiali presso l'Iowa State, un associato dell'Ames Laboratory del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti e co-fondatore della startup Ames SAFI-Tech Inc. che commercializza le particelle di metallo liquido, è l'autore principale. I coautori sono Andrew Martin, un ex studente universitario nel laboratorio di Thuo e ora studente di dottorato in Iowa State in scienze e ingegneria dei materiali; Boyce Chang, un borsista post-dottorato presso l'Università della California, Berkeley, che ha conseguito il dottorato allo Iowa State; Zaccaria Martin, Dipak Paramanik e Ian Tevis, di SAFI-Tech; Christophe Frankiewicz, un co-fondatore di Sep-All in Ames e un ex socio di ricerca post-dottorato dello Stato dell'Iowa; e Souvik Kundu, uno studente laureato dello stato dell'Iowa in ingegneria elettrica e informatica.

Il progetto è stato sostenuto da fondi di avvio dell'università per stabilire il laboratorio di ricerca di Thuo a Iowa State, Borsa di studio di Thuo Black &Veatch e borsa di studio per la ricerca sull'innovazione per le piccole imprese della National Science Foundation.

Thuo ha detto di aver lanciato il progetto tre anni fa come esercizio didattico.

"Ho iniziato con gli studenti universitari, " ha detto. "Ho pensato che sarebbe stato divertente convincere gli studenti a fare qualcosa del genere. È uno strumento didattico davvero utile perché non è necessario risolvere 2 milioni di equazioni per fare scienze sofisticate."

E una volta che gli studenti hanno imparato a usare alcuni strumenti per la lavorazione dei metalli, hanno iniziato a risolvere alcune delle sfide tecniche di flessibilità, elettronica metallica.

"Gli studenti hanno scoperto modi di trattare con il metallo e questo è sbocciato in un milione di idee, " Thuo ha detto. "E ora non possiamo fermarci."

E così i ricercatori hanno imparato come legare efficacemente tracce di metallo a qualsiasi cosa, dai petali di rosa idrorepellenti alla gelatina acquosa. Sulla base di ciò che ora sanno, Thuo ha detto che sarebbe stato facile per loro stampare tracce metalliche su cubetti di ghiaccio o tessuti biologici.

Tutti gli esperimenti "evidenziano la versatilità di questo approccio, " hanno scritto i ricercatori nel loro articolo, "consentendo la fabbricazione di una moltitudine di prodotti conduttivi senza danneggiare il materiale di base".