I ricercatori del College of Engineering dell'Oregon State University hanno compiuto un passo fondamentale verso la produzione rapida di schermi flessibili per computer e altri dispositivi elettronici estensibili, compresi i robot morbidi.

Il progresso di un team all'interno del Collaborative Robotics and Intelligent Systems Institute del college apre la strada alla stampa 3D di alti, strutture complesse con una lega di gallio altamente conduttiva.

I ricercatori mettono nanoparticelle di nichel nel metallo liquido, galinstan, per addensarlo in una pasta con una consistenza adatta alla produzione additiva.

"La lega che cola era impossibile da stratificare in strutture alte, " disse Yi?it Mengüç, assistente professore di ingegneria meccanica e autore corrispondente dello studio. "Con la consistenza pastosa, può essere stratificato mantenendo la sua capacità di scorrere, e per allungare all'interno di tubi di gomma. Abbiamo dimostrato il potenziale della nostra scoperta stampando in 3D un circuito a due strati molto elastico i cui strati si intrecciano dentro e fuori l'uno dall'altro senza toccarsi".

I risultati sono stati recentemente pubblicati in Tecnologie avanzate dei materiali .

Le leghe di gallio sono già utilizzate come materiale conduttivo nell'elettronica flessibile; le leghe hanno bassa tossicità e buona conducibilità, inoltre sono poco costosi e "auto-riparanti" - in grado di riattaccarsi nei punti di rottura.

Ma prima della modifica sviluppata all'OSU, che usava la sonicazione - l'energia del suono - per mescolare le particelle di nichel e il gallio ossidato nel metallo liquido, la stampabilità delle leghe era limitata alla bidimensionalità.

Per questo studio, i ricercatori hanno stampato strutture alte fino a 10 millimetri e larghe 20 millimetri.

"La stampa a metallo liquido è parte integrante del campo dell'elettronica flessibile, " ha detto il coautore Do?an Yirmibe?o?lu, un dottorato in robotica studente all'OSU. "La produzione additiva consente la fabbricazione rapida di progetti e circuiti complessi."

Il campo presenta una gamma di prodotti tra cui tessuti elettricamente conduttivi; display pieghevoli; sensori di coppia, pressione e altri tipi di tensione; tute indossabili con sensore, come quelli utilizzati nello sviluppo di videogiochi; antenne; e sensori biomedici.

"Il futuro è molto luminoso, " Yirmibe?o?lu ha detto. "È facile immaginare di realizzare robot morbidi pronti per l'uso, che uscirà dalla stampante."

La pasta in lega di gallio mostra diverse caratteristiche nuove nel campo dell'elettronica flessibile, ha aggiunto l'autore corrispondente Uranbileg Daalkhaijav, dottorato di ricerca candidato in ingegneria chimica.

"Può essere fatto facilmente e rapidamente, " Ha detto Daalkhaijav. "Il cambiamento strutturale è permanente, le proprietà elettriche della pasta sono paragonabili al metallo liquido puro, e la pasta mantiene le caratteristiche di autoguarigione."

Il lavoro futuro esplorerà l'esatta struttura della pasta, come si stabilizzano le particelle di nichel, e come la struttura cambia man mano che la pasta invecchia.