Forskare vid Oregon State University's College of Engineering har tagit ett viktigt steg mot snabb tillverkning av flexibla datorskärmar och andra töjbara elektroniska enheter, inklusive mjuka robotar.

Framsteg från ett team inom högskolans Collaborative Robotics and Intelligent Systems Institute banar väg mot 3D -utskrift av höga, komplicerade strukturer med en mycket ledande galliumlegering.

Forskare lägger nickelnanopartiklar i den flytande metallen, galinstan, att tjockna den till en pasta med en konsistens som är lämplig för tillsatsframställning.

"Den rinnande legeringen var omöjlig att lagra i höga strukturer, "sa Yi? det Mengüç, biträdande professor i maskinteknik och motsvarande författare till studien. "Med den pasta-liknande konsistensen, den kan lagras samtidigt som den behåller sin kapacitet att flöda, och att sträcka insidan av gummirör. Vi visade potentialen för vår upptäckt genom 3D-utskrift av en mycket stretchig tvåskiktskrets vars lager väver in och ut ur varandra utan att röra vid varandra. "

Fynd publicerades nyligen i Avancerad materialteknik .

Galliumlegeringar används redan som ledande material i flexibel elektronik; legeringarna har låg toxicitet och god konduktivitet, plus att de är billiga och "självläkande" - kan kopplas ihop igen vid brytpunkter.

Men innan ändringen som utvecklades vid OSU, som använde sonikering - ljudets energi - för att blanda nickelpartiklarna och det oxiderade galliet i den flytande metallen, legeringarnas tryckbarhet var begränsad till 2-dimensionell.

För denna studie, forskare tryckt strukturer upp till 10 millimeter höga och 20 millimeter breda.

"Tryck av flytande metall är en integrerad del av det flexibla elektronikområdet, "sa medförfattaren Do? an Yirmibe? o? lu, en robotik Ph.D. student vid OSU. "Additiv tillverkning möjliggör snabb tillverkning av invecklade konstruktioner och kretsar."

Fältet innehåller en rad produkter, inklusive elektriskt ledande textilier; böjbara skärmar; sensorer för vridmoment, tryck och andra typer av påfrestningar; bärbara sensordräkter, sådana som används vid utveckling av videospel; antenner; och biomedicinska sensorer.

"Framtiden är mycket ljus, "Yirmibe? O? Lu sa." Det är lätt att tänka sig att göra mjuka robotar som är klara för drift, det kommer bara att gå ut ur skrivaren. "

Galliumlegeringspastan visar flera funktioner som är nya inom området flexibel elektronik, tillade medförfattare Uranbileg Daalkhaijav, Ph.D. kandidat i kemiteknik.

"Det kan göras enkelt och snabbt, "Sa Daalkhaijav." Strukturförändringen är permanent, pastans elektriska egenskaper är jämförbara med ren flytande metall, och pastan behåller självläkande egenskaper. "

Framtida arbete kommer att utforska pastans exakta struktur, hur nickelpartiklarna stabiliseras, och hur strukturen förändras när pastan åldras.