Morbido, materiali estensibili che sono anche elettricamente conduttivi sono difficili da trovare. È ancora più difficile creare un circuito che resista ai danni, arrivando al punto di guarire se stesso. Per i ricercatori della Carnegie Mellon University, però, questo tipo di innovazioni è solo un altro giorno in ufficio.

In due articoli pubblicati di recente, team di ricercatori CMU hanno fatto passi da gigante nell'elettronica indossabile e in altre macchine morbide. Il Soft Machines Lab (SML) di Carmel Majidi lavora da tempo in questo settore, e questi due documenti lo riflettono.

In precedenza nel 2018, Majidi, professore associato di ingegneria meccanica, e il suo team ha creato un circuito in grado di autoguarirsi elettricamente, ovvero poteva continuare a funzionare anche dopo che i percorsi principali fossero stati tagliati o danneggiati. Ora, hanno creato un materiale realizzato con metallo liquido che è anche in grado di riparare fisicamente i danni. Quando due pezzi di compositi elettrici di metallo liquido vengono messi insieme, possono fondersi insieme nello stesso modo in cui la pelle guarisce dopo un taglio. Questa innovazione consente ai circuiti di resistere a più danni perché possono semplicemente ripararli.

SML ha ottenuto questi progressi utilizzando un metallo liquido costituito da una lega di gallio e indio. Questo metallo è più sicuro di altri metalli liquidi come il mercurio, dicono gli autori. Queste scoperte consentono di espandere la tecnologia ad altri polimeri, compresi i gel. Questo amplia la gamma e l'effetto della loro ricerca. Infatti, i circuiti realizzati con metalli liquidi possono essere cancellati e ridisegnati, rendendoli altamente adattabili.

Questi nuovi materiali possono anche essere stampati in 3D. Sarah Bergbreiter, professore di ingegneria meccanica, ha lavorato con Majidi e SML per stampare questi materiali utilizzando un nuovo processo di produzione. La creazione di strutture 3D di questi circuiti autoriparanti e riscrivibili amplierà ampiamente la gamma di applicazioni.

Una di queste applicazioni è la raccolta di energia. L'energia può essere generata utilizzando l'elettricità dal contatto tra due superfici. Immaginare, Per esempio, l'elettricità che ti fa rizzare i capelli quando ci sfreghi contro un palloncino. Questo stesso principio può essere applicato all'elettronica indossabile, permettendo loro di raccogliere energia dal movimento umano.

Sebbene il fondamento teorico ci sia, questa è la prima volta che qualcuno è stato in grado di farlo funzionare utilizzando il composito. Cosa c'è di più, i metalli liquidi sono altamente conduttivi, quindi possono facilmente produrre grandi quantità di energia. E, perché l'elettronica è morbida ed estensibile, possono essere facilmente integrati nell'abbigliamento.

Quando la squadra di Majidi ha aggiunto il materiale a un paio di pantaloncini sportivi, sono stati in grado di raccogliere energia sufficiente dal movimento di chi lo indossa per alimentare un sensore igro-termometro con display digitale (un piccolo dispositivo informatico indossabile).

Le applicazioni di questa ricerca sono di vasta portata. Gli autori affermano che i suoi usi potrebbero includere la robotica di ispirazione biologica, interazione uomo-macchina, computer indossabile, e celle solari. Questi robot morbidi saranno altamente adattabili e durevoli, consentendo una vasta gamma di applicazioni.

La carta, intitolato "Assemblaggio controllato di inclusioni di metalli liquidi come approccio generale per compositi multifunzionali, " è stato pubblicato in Materiale avanzato .