Sıvı metal, kağıt gibi günlük nesneleri akıllı nesnelere dönüştürebilir – Ars Technica

Kağıt tam olarak akıllı bir malzeme olmasa da, bir gün yeni bir tür sıvı metalle kaplanırsa akıllı bir malzeme olabilir. Bu sıvı alaşım, kağıdı ve diğer malzemeleri kendi başına birkaç şey yapabilen araçlara dönüştürme potansiyeline sahiptir.

Sıvı metal zaten giyilebilir devreler ve sensörler gibi akıllı nesnelerde kullanılıyor ama kaplama olarak kullanılmıyor. Çin’deki Tsinghua Üniversitesi’nden Bo Yuan liderliğindeki bilim adamlarından oluşan bir ekip, origamiden esinlenerek, sıvı bir metali formüle etmenin ve daha önce mümkün olmayan yapıştırıcı olmadan kağıda yapışacak şekilde bir damgayla uygulamanın bir yolunu buldu. içinde sabit Yakın zamanda Hücre Raporlarında yayınlandı Fizik BilimiVe Bilim adamları, metalik kaplı kağıdın origami şekillerine dönüştürülebileceğini ve kendi üzerine katlanabileceğini göstermiştir. Metalik kaplama ayrıca ısı ve elektriği de iletir. Sihir gibi. neredeyse.

yapışkan sülük

Sıvı metaldeki moleküller birbirine çok yakın durma eğiliminde olduğundan, herhangi bir yüzeye yapıştırıcı görevi görmeden yapışmalarını sağlamak zordur. Ancak bu yapıştırıcılar genellikle metalin iletkenlik gibi özelliklerini olumsuz etkiler. Yuan ve ekibi, kağıda yapıştırıcı olmadan yapışabilen sıvı bir metal istediler. Bir bizmut-indiyum-kalay oksit alaşımı (BiInSn) kullandılar ve indiyum/galyum alaşımı (eGaIn) ile birlikte ne kadar iyi performans gösterdiğini test ettiler.

BiInSn’nin daha etkili olduğu gösterilmiştir. eGaIn’den farklı olarak havaya maruz kaldığında oksitlenmez, bu nedenle bir yüzeye ne kadar iyi yapıştığı metal üzerinde oluşan oksit tabakasına bağlı değildir. BiInSn oda sıcaklığında bir katıdır ve daha yüksek bir erime noktasına sahiptir, dolayısıyla 62°C’nin (yaklaşık 144°F) altındaki sıcaklıklarda sıvılaşma tehlikesi yoktur. Ayrıca daha güçlü yapışma özelliğine sahiptir. Bununla birlikte, BiInSn’nin optimum yapışmasını elde etmek, deneme yanılma gerektirir.

Ars Technica’ya bir e-posta röportajında ​​Yuan, “Sıvı metalin yapışmasının farklı kağıtlar üzerinde geniş bir aralıkta tekdüze olmasını sağlamamız ve kaplamayı sabit tutmamız gerekiyordu” dedi. “Bu sorunları çözmek için, contaya uygulanan basıncı ve deneylerde kullanılan sürtünme hızını değiştirdik ve sonunda en uygun parametreleri bulduk ve sonunda hızlı, büyük ölçekli ve kararlı yapışma sağladık.”

Araştırmacılar, farklı basınç miktarlarıyla onu kağıda basmayı denediler ve onu yerinde tutmak için fazla bir şeye gerek olmadığını gördüler. Daha sonra, kenarların başka herhangi bir bağlayıcı madde olmadan birbirine yapışmasını gerektiren metal kaplı bir kağıt origami küpü yarattılar. Hatta bu kare açıldığında kuşe kağıdın tekrar orijinal şekline dönebildiğini gördüler. Metalik kaplama kendinden yapışkanlı olduğundan, açıkta kalan kenarlar, kağıt tekrar bir küp haline gelene kadar birbirine çekildi. Denedikleri başka bir biçim, gerilebilen veya sıkıştırılabilen ve yine de ayarlanabilen bir yaydı.

Ekibin metal kaplı tek tek düz kağıt parçalarından 3 boyutlu yapılar oluşturması da mümkündü. Bu yapılar, ufalanmadan şekillerini koruyabilir ve daha sonra kaplama, kağıt substratın özelliklerini hiçbir şekilde etkilemeden soyulabilir. Özelliklerinden hiçbir şey kaybetmeyen boya geri dönüştürülebilir ve tekrar tekrar kullanılabilir. Kağıt, kağıt olmaya geri döndü.

sonraki adımlar

Yuan, sıvı metal yoluyla kendinden yapışkanlığın bir avantaj olduğuna inanıyor, çünkü kağıtla yapılabiliyorsa, dar alanlara sığabilen akıllı nesneler ve yumuşak robotlar oluşturmak için diğer ince ve hafif malzemelerle de yapılabilir. Elde etmek istediği bir sonraki şey, metalin sertleştikten sonra pul pul dökülmediği bir kaplama bulmaktır. Biyo-dostu boya koruyucu spreyleri, sonunda ambalaj olarak kullanılabilecek malzemelerde (deneydeki kutular tıpkı bir kağıt küp gibi açılıp kapanabilir), insan derisinde (bandajlar yapıştırıcı olmadan acısız bir şekilde sıyrılır) test etmeyi düşünüyor. , su altında ve hatta diğer gezegenlerde ve aylarda gördüğümüz Koşullarda.

Bu malzeme, yabancı ortamlardaki yumuşak robotlar için bir varlık olabilir. Bazı yumuşak robotlar zaten keşfedebilir Basıncın insanlar için çok yüksek olduğu ve çatlakların ve yarıkların daha büyük makineler için çok küçük olduğu okyanusun en derin derinlikleri. Yumuşak robotlar, yer altı tünelleri düşünülerek tasarlanmıştır Mars Ve uzaydaki diğer bedenler. İnce ve esnek otonom yumuşak robotlar ulaşıma-etkileşime açık olacak Büyük gezici araçların güvenli bir şekilde sığamayacağı veya seyahat edemeyeceği yerlere girin ve kendiliğinden yapışan sıvı metalik kaplama, kendi başlarına esnemelerine ve açılmalarına izin verecektir.

Yuan, röportajda “Bizim yöntemimizi kullanarak, iyi termal ve elektriksel iletkenliğin yanı sıra sertlik ayarlama kabiliyetine sahip akıllı malzemeleri hızlı bir şekilde yapabilir, yumuşak robotlar için malzeme seçeneklerini büyük ölçüde genişletebilir” dedi. “Bence bu yöntem uzay kaşifleri için yeni bir tasarım yolu sağlayabilir.”

Hücre Raporları Fizik Bilimleri, 2023. DOI: 10.1016/j.xcrp.2023.101419 (DOI’ler hakkında).

Elizabeth Raine Yaratık Yazıyor. Çalışmaları SYFY WIRE, Space.com, Live Science, Grunge, Den of Geek ve Forbidden Futures’ta yayınlandı. Yazmadığı zamanlarda ya şekil değiştiriyor, çiziyor ya da kimsenin adını duymadığı bir karakterin kılığına giriyor. Onu Twitter’da takip edin: @hravenrayne.