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Nov 29, 2023

Gli scienziati rivelano un rivestimento di metallo liquido che conferisce alla carta una mente propria

dinn/iStock Iscrivendoti, accetti i nostri Termini di utilizzo e le nostre Politiche. Puoi annullare l'iscrizione in qualsiasi momento. Hai visto video di origami in cui l'effetto stop-motion fa sembrare che la carta si pieghi

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Hai visto video di origami in cui l'effetto stop-motion fa sembrare che la carta si pieghi da sola in bellissime forme? Gli scienziati dell’Università Tsinghua in Cina hanno fatto un passo avanti nel campo dei materiali intelligenti che potrebbero rendere tutto questo una realtà.

Il team ha sviluppato un nuovo rivestimento di metallo liquido in grado di trasformare la normale carta in gadget autoadesivi in ​​grado di condurre calore ed elettricità. Sebbene il metallo liquido venga utilizzato nei circuiti e nei sensori indossabili, fino ad ora la possibilità che potesse fungere da rivestimento era rimasta inesplorata.

I ricercatori sono riusciti a formulare una lega liquida e ad applicarla alla carta utilizzando una tecnica di stampaggio, eliminando la necessità di adesivi. Ciò apre nuove possibilità per la creazione di oggetti intelligenti leggeri e flessibili e di robot morbidi che possono operare autonomamente in vari ambienti. Lo studio, pubblicato sulla rivista Cell Reports Physical Science, esamina il potenziale del metallo liquido come rivestimento e le sue varie applicazioni.

Il team, guidato da Bo Yuan dell'Università Tsinghua in Cina, ha sperimentato diverse combinazioni di leghe per testare l'adesione del rivestimento di metallo liquido. Hanno confrontato una lega di indio/gallio (eGaIn) con una lega di ossido di bismuto, indio e stagno (BiInSn) e hanno scoperto che quest'ultima offriva adesione e stabilità superiori.

A differenza di eGaIn, BiInSn non si ossida se esposto all'aria, garantendo un'adesione che non dipende da una pellicola di ossido. Inoltre, essendo BiInSn solido a temperatura ambiente e con un punto di fusione più elevato, offre un altro vantaggio nel non diventare liquido a temperature inferiori a 144° Fahrenheit (62° gradi).

"Avevamo bisogno di garantire che l'adesione del metallo liquido fosse uniforme su larga scala su carta diversa e di mantenere la stabilità del rivestimento", ha detto Bo Yuan ad Ars Technica. “Per risolvere questi problemi, abbiamo modificato la pressione applicata sul timbro e la velocità di sfregamento utilizzati negli esperimenti e alla fine abbiamo trovato i parametri più adatti”.

Il team ha piegato la carta rivestita di metallo liquido in cubi di origami e ha osservato che erano in grado di aprirsi e ripiegarsi autonomamente, grazie alla natura autoadesiva del rivestimento. Inoltre, le strutture 3D che utilizzano singoli pezzi di carta rivestita in metallo hanno mantenuto la loro forma senza agenti leganti aggiuntivi.

Il rivestimento metallico, studiato per essere facilmente staccabile, consente il riciclo e l'uso ripetuto senza intaccare la carta sottostante.

Bo Yuan e il suo team non vedono l'ora di trovare un rivestimento che mantenga la sua adesione una volta solidificato. Ritengono che la vernice spray ecologica basata su questa tecnologia potrebbe rivoluzionare l'imballaggio con scatole che potrebbero aprirsi e chiudersi da sole; e assistenza sanitaria, con bende che si staccano senza lasciare una zona calva sulla pelle.

I robot morbidi dotati del rivestimento in metallo liquido potrebbero facilitare la navigazione su terreni impegnativi, con l’autoadesione che consente loro di piegarsi o aprirsi secondo necessità e avventurarsi in aree inadatte ai rover più grandi.

Questo studio rappresenta un progresso significativo nella ricerca sui materiali intelligenti. "Utilizzando il nostro metodo, è possibile creare rapidamente materiali intelligenti con una buona conduttività termica ed elettrica, nonché capacità di regolazione della rigidità", ha aggiunto Yuan. “Penso che questo metodo possa fornire una nuova strada per la progettazione degli esploratori spaziali”.

Studia l'estratto

L’introduzione della carta e degli origami nell’industria e nella vita quotidiana è stata un segno distintivo della civiltà umana. Tuttavia, le prestazioni degli origami sono limitate dalle proprietà dei materiali costituenti, tra cui la flessione a lungo termine e la conduttività elettrica e termica. Qui riportiamo un nuovo metodo per far aderire direttamente il metallo liquido su substrati non bagnanti su larga scala, consentendo la regolazione delle proprietà meccaniche ed elettriche della carta potenziata controllando la forza applicata durante la fabbricazione. Viene spiegato il meccanismo di adesione tra diversi metalli liquidi (eGaIn e BiInSn) e substrati non bagnanti attraverso la forza. Inoltre, le strutture di origami multifunzionali basate sulla carta migliorata possono passare da una modalità di deformazione all'altra e includere un'antenna a memoria di forma per ricevere e trasmettere segnali elettromagnetici. Questo lavoro offre un approccio generalizzato allo sviluppo di carta multifunzionale per applicazioni in piattaforme di test indossabili, dispositivi flessibili e robotica morbida.