A descoberta do metal líquido pode transformar materiais do cotidiano em “dispositivos inteligentes” eletrônicos

Por Cell Press 9 de junho de 2023

Pesquisadores desenvolveram um novo método de aplicação de metal líquido em superfícies como papel e plástico, transformando esses materiais cotidianos em potenciais "dispositivos inteligentes". Esforços futuros visam ampliar a aplicação para diversas superfícies e construir dispositivos inteligentes a partir de materiais tratados por este método.

Cientistas chineses desenvolveram uma técnica para revestir materiais do cotidiano, como papel e plástico, com metal líquido, potencialmente criando "dispositivos inteligentes". O método, que envolve ajustar a pressão em vez de usar um material de ligação, permite com sucesso que o metal líquido adira às superfícies, uma tarefa anteriormente desafiadora devido à alta tensão superficial.

Everyday materials such as paper and plastic could be transformed into electronic "smart devices" by using a simple new method to apply liquid metal to surfaces, according to scientists in Beijing, China. The study, published June 9 in the journal Cell Reports<em>Cell Reports</em> is a peer-reviewed scientific journal that published research papers that report new biological insight across a broad range of disciplines within the life sciences. Established in 2012, it is the first open access journal published by Cell Press, an imprint of Elsevier." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]"> Cell Reports Physical Science, demonstra uma técnica para aplicar um revestimento de metal líquido em superfícies que não se ligam facilmente ao metal líquido. A abordagem foi projetada para funcionar em larga escala e pode ter aplicações em plataformas de teste vestíveis, dispositivos flexíveis e robótica leve.

"Antes, pensávamos que era impossível para o metal líquido aderir tão facilmente a superfícies não molhadas, mas aqui ele pode aderir a várias superfícies apenas ajustando a pressão, o que é muito interessante", disse Bo Yuan, cientista da Tsinghua. Universidade e o primeiro autor do estudo.

Os cientistas que procuram combinar metal líquido com materiais tradicionais foram impedidos pela tensão superficial extremamente alta do metal líquido, que o impede de se ligar à maioria dos materiais, incluindo papel. Para superar esse problema, pesquisas anteriores se concentraram principalmente em uma técnica chamada "impressão por transferência", que envolve o uso de um terceiro material para ligar o metal líquido à superfície. Mas essa estratégia traz desvantagens - adicionar mais materiais pode complicar o processo e enfraquecer o desempenho elétrico, térmico ou mecânico do produto final.

Uma estrutura de Origami multifuncional construída com papel tratado com metal líquido. Crédito: Cell Reports Physical Science/Yuan et al.

Para explorar uma abordagem alternativa que lhes permitisse imprimir metal líquido diretamente em substratos sem sacrificar as propriedades do metal, Yuan e seus colegas aplicaram dois metais líquidos diferentes (eGaln e BilnSn) a vários selos de silicone e polímero de silicone e, em seguida, aplicaram forças diferentes à medida que esfregavam os carimbos nas superfícies do papel.

"No início, foi difícil obter adesão estável do revestimento de metal líquido no substrato", disse Yuan. "No entanto, depois de muita tentativa e erro, finalmente tínhamos os parâmetros certos para alcançar uma adesão estável e repetível."

Os pesquisadores descobriram que esfregar o selo coberto de metal líquido contra o papel com uma pequena quantidade de força permitiu que as gotas de metal se ligassem efetivamente à superfície, enquanto a aplicação de grandes quantidades de força impedia que as gotas permanecessem no lugar.

Em seguida, a equipe dobrou o papel revestido de metal em um guindaste de papel, demonstrando que a superfície ainda pode ser dobrada normalmente após a conclusão do processo. E depois de fazer isso, o papel modificado ainda mantém suas propriedades usuais.

Embora a técnica pareça promissora, Yuan observou que os pesquisadores ainda estão descobrindo como garantir que o revestimento de metal líquido permaneça no lugar depois de aplicado. Por enquanto, um material de embalagem pode ser adicionado à superfície do papel, mas a equipe espera encontrar uma solução que não exija isso.