Los materiales cotidianos, como el papel y el plástico, podrían transformarse en «dispositivos inteligentes» electrónicos mediante el uso de un nuevo método simple para aplicar metal líquido a las superficies, según científicos en Beijing, China. El estudio, publicado el 9 de junio en la revista Informes celulares Ciencias físicas, demuestra una técnica para aplicar un recubrimiento de metal líquido a superficies que no se adhieren fácilmente al metal líquido. El enfoque está diseñado para funcionar a gran escala y puede tener aplicaciones en plataformas de prueba portátiles, dispositivos flexibles y robótica blanda.
«Antes, pensábamos que era imposible que el metal líquido se adhiriera tan fácilmente a las superficies que no se mojan, pero aquí puede adherirse a varias superficies solo ajustando la presión, lo cual es muy interesante», dijo Bo Yuan, científico de Tsinghua. University y el primer autor del estudio.
Los científicos que buscan combinar metal líquido con materiales tradicionales se han visto obstaculizados por la tensión superficial extremadamente alta del metal líquido, que impide que se una a la mayoría de los materiales, incluido el papel. Para superar este problema, la investigación anterior se ha centrado principalmente en una técnica llamada «impresión por transferencia», que implica el uso de un tercer material para unir el metal líquido a la superficie. Pero esta estrategia tiene inconvenientes: agregar más materiales puede complicar el proceso y puede debilitar el rendimiento eléctrico, térmico o mecánico del producto final.
Para explorar un enfoque alternativo que les permitiera imprimir directamente metal líquido en sustratos sin sacrificar las propiedades del metal, Yuan y sus colegas aplicaron dos metales líquidos diferentes (eGaln y BilnSn) a varios sellos de silicona y polímeros de silicona, luego aplicaron diferentes fuerzas mientras frotaban los sellos en superficies de papel.
«Al principio, era difícil lograr una adhesión estable del recubrimiento de metal líquido sobre el sustrato», dijo Yuan. «Sin embargo, después de muchas pruebas y errores, finalmente obtuvimos los parámetros correctos para lograr una adhesión estable y repetible».
Los investigadores descubrieron que frotar el sello cubierto de metal líquido contra el papel con una pequeña cantidad de fuerza permitía que las gotas de metal se adhirieran de manera efectiva a la superficie, mientras que aplicar una mayor cantidad de fuerza evitaba que las gotas permanecieran en su lugar.
A continuación, el equipo dobló el papel recubierto de metal en una grulla de papel, lo que demostró que la superficie todavía se puede doblar como de costumbre una vez que se completa el proceso. Y tras hacerlo, el papel modificado sigue manteniendo sus propiedades habituales.
Si bien la técnica parece prometedora, Yuan señaló que los investigadores todavía están tratando de averiguar cómo garantizar que el recubrimiento de metal líquido permanezca en su lugar después de haberlo aplicado. Por ahora, se puede agregar un material de embalaje a la superficie del papel, pero el equipo espera encontrar una solución que no lo requiera.
«Al igual que la tinta húmeda en el papel se puede limpiar con la mano, el recubrimiento de metal líquido sin empaque aquí también se puede limpiar con el objeto que toca cuando se aplica», dijo Yuan. «Las propiedades del recubrimiento en sí no se verán muy afectadas, pero los objetos en contacto pueden ensuciarse».
En el futuro, el equipo también planea desarrollar el método para que pueda usarse para aplicar metal líquido a una mayor variedad de superficies, incluidas metal y cerámica.
«También planeamos construir dispositivos inteligentes utilizando materiales tratados con este método», dijo Yuan.
Este trabajo fue apoyado por la Fundación de Ciencias Postdoctorales de China, la Fundación Nacional de Ciencias de la Naturaleza de China y la financiación de cooperación entre Nanshan y Tsinghua SIGS en ciencia y tecnología.