• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  •  science >> Vetenskap >  >> Kemi
    Ingenjörer använder värmefri teknik för flexibel elektronik, tryck metall på blommor, gelatin

    Martin Thuo och hans forskargrupp har utvecklat värmefri teknik som kan skriva ut ledande, metalliska linjer och spår på nästan vad som helst, inklusive ett rosenblad. Kredit:Martin Thuo.

    Martin Thuo från Iowa State University och Ames Laboratory klickade sig igenom fotogalleriet för ett av hans forskningsprojekt.

    Vad sägs om denna? Det fanns en ros med metallspår tryckta på ett känsligt kronblad. Eller det här? Ett böjt pappersark med en flexibel, programmerbar LED-display. Kanske detta? En gelatincylinder med metallspår tryckta över toppen.

    Alla dessa bilder visade den senaste tillämpningen av underkyld metallteknologi som utvecklats av Thuo och hans forskargrupp. Tekniken innehåller flytande metall (i det här fallet Field's metal, en legering av vismut, indium och tenn) fångade under sin smältpunkt i polerade, oxidskal, skapar partiklar med en diameter på cirka 10 miljondelar av en meter.

    När skalen bryts - med mekaniskt tryck eller kemisk upplösning - flyter metallen inuti och stelnar, skapa en värmefri svets eller, I detta fall, ledande utskrift, metalliska linjer och spår på alla typer av material, allt från en betongvägg till ett löv.

    Det kan ha alla möjliga tillämpningar, inklusive sensorer för att mäta en byggnads strukturella integritet eller tillväxten av grödor. Tekniken testades även i pappersbaserade fjärrkontroller som avläser förändringar i elektriska strömmar när papperet är krökt. Ingenjörer testade också tekniken genom att göra elektriska kontakter för solceller och genom att screentrycka ledande linjer på gelatin, en modell för mjuka biologiska vävnader, inklusive hjärnan.

    "Detta arbete rapporterar värmefritt, omgivande tillverkning av metalliska ledande sammankopplingar och spår på alla typer av substrat, " Thuo och ett team av forskare skrev i en artikel som beskrev tekniken som nyligen publicerats online av tidskriften Avancerade funktionella material .

    Thuo - en biträdande professor i materialvetenskap och teknik vid Iowa State, en medarbetare till det amerikanska energidepartementets Ames Laboratory och en av grundarna av Ames startup SAFI-Tech Inc. som kommersialiserar flytande metallpartiklar – är huvudförfattaren. Medförfattare är Andrew Martin, en före detta undergraduate i Thuos labb och nu doktorand i Iowa State i materialvetenskap och ingenjörskonst; Boyce Chang, en postdoktor vid University of California, Berkeley, som tog sin doktorsexamen i Iowa State; Zachariah Martin, Dipak Paramanik och Ian Tevis, av SAFI-Tech; Christophe Frankiewicz, en medgrundare av Sep-All i Ames och en tidigare postdoktoral forskningsassistent i Iowa State; och Souvik Kundu, en doktorand i Iowa State i el- och datateknik.

    Projektet stöddes av universitetsstartfonder för att etablera Thuos forskningslabb i Iowa State, Thuos Black &Veatch-fakultetsstipendium och ett bidrag från National Science Foundation Small Business Innovation Research.

    Thuo sa att han startade projektet för tre år sedan som en undervisningsövning.

    "Jag började det här med studenter, " sa han. "Jag trodde att det skulle vara roligt att få elever att göra något sånt här. Det är ett riktigt fördelaktigt läromedel eftersom du inte behöver lösa 2 miljoner ekvationer för att göra sofistikerad vetenskap."

    Och när eleverna lärde sig att använda några metallbearbetningsverktyg, de började lösa några av de tekniska utmaningarna med flexibla, metallelektronik.

    "Eleverna upptäckte sätt att hantera metall och det blommade ut till en miljon idéer, sa Thuo. Och nu kan vi inte sluta.

    Och så har forskarna lärt sig hur man effektivt binder metallspår till allt från vattenavvisande rosenblad till vattnigt gelatin. Baserat på vad de nu vet, Thuo sa att det skulle vara lätt för dem att skriva ut metallspår på isbitar eller biologisk vävnad.

    Alla experiment "belyser mångsidigheten i detta tillvägagångssätt, " skrev forskarna i sin tidning, "som tillåter en mängd ledande produkter att tillverkas utan att skada basmaterialet."


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com