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改进的3D打印合金给柔性电子和柔性机器人带来良好前景
2018-03-08


[据每日科学网站201835日报道]  美国俄勒冈州立大学工程学院的研究人员在快速制造柔性电脑屏幕和其他可伸缩电子设备(包括软机器人)领域迈出了关键一步。



这项研究成果为该大学协作机器人和智能系统研究所的一个团队所取得,为高导电性镓合金高复杂结构的3D打印铺平了道路。



研究人员将镍纳米粒子放入液态金属镓铟锡合金中,增加其粘稠度使其适合增材制造。



机械工程助理教授兼该研究的共同通讯作者YiğitMengüç说:“流动合金不可能铺成高层结构物。但采用这种膏状质地,它可以在保持其流动性的同时进行分层,并且可以在橡胶管内部伸展。我们通过3D打印技术制备出一种非常有弹性的双层电路,来展示我们这项发现的潜力,这些电路的层相互交织而彼此不接触。”



该研究结果最近发表在《先进材料技术》上。



金属镓铟锡合金已被用作柔性电子产品中的导电材料,该合金具有低毒性和良好的导电性,且价格低廉,能自我修复——能够在断点处连接在一起。



但是,在俄勒冈州立大学开发出了改进方法,使用超声波——声音的能量——将镍颗粒和氧化镓混入液态金属中。但在此之前,金属镓铟锡合金仅限于可印刷二维结构。



在这项研究中,研究人员打印出高达10毫米、20毫米宽的结构。



俄勒冈州立大学机器人学博士兼本研究的合作者DoğanYirmibeşoğlu表示,“液态金属印刷是柔性电子领域不可分割的一部分。增材制造能够快速制造复杂的设计和电路。”



该领域的特色产品包括导电纺织品、可弯曲的显示器、用于扭矩/压力和其他类型的应变传感器、可穿戴传感器套装,例如用于视频游戏开发的套装、触角,及生物医学传感器。



“未来非常光明,很容易想象制造出可以操作的柔软机器人,它们会走出打印机。”Yirmibeşoğlu



金属镓铟锡合金粘贴展示了柔性电子学领域的新特点,化学工程博士兼共同作者Uranbileg Daalkhaijav博士补充说。“它可以轻松快捷地完成,结构上的变化是永久性的,膏体的电性能与纯液态金属相当,膏体保持自愈特性。”



未来工作是探索糊剂的确切结构,研究如何稳定镍颗粒,以及结构如何随着糊剂老化而变化。海军研究办公室青年调查员计划支持这项研究。(工业和信息化部电子第一研究所  张慧)



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