El metal líquido podría convertir objetos cotidianos como el papel en objetos inteligentes: Ars Technica

Si bien el papel no es exactamente un material inteligente, algún día podría serlo si está cubierto con un nuevo tipo de metal líquido. Esta aleación líquida tiene el potencial de convertir el papel y otros materiales en dispositivos que pueden hacer algunas cosas por sí mismos.

El metal líquido ya se está utilizando en objetos inteligentes como sensores y circuitos portátiles, pero no como recubrimiento. Inspirándose en el origami, un equipo de científicos dirigido por Bo Yuan de la Universidad de Tsinghua en China ha ideado una forma de formular el metal líquido y aplicarlo con un sello para que se adhiera al papel sin adhesivo, algo que nunca antes había sido posible. en un estudiar publicado recientemente en Cell Reports Physical Science, Los científicos han demostrado que el papel recubierto de metal puede moldearse en forma de origami y doblarse. El revestimiento metálico también conduce el calor y la electricidad. Es como magia. Casi.

Una aleación pegajosa

Debido a que las partículas en el metal líquido tienden a permanecer tan juntas, es difícil lograr que se adhiera a cualquier superficie sin algo que actúe como pegamento. Pero estos adhesivos suelen tener un efecto negativo en las propiedades del metal, como su conductividad. Yuan y su equipo querían un metal líquido que pudiera adherirse al papel sin adhesivo. Utilizaron una aleación de bismuto, indio y óxido de estaño (BiInSn) y probaron su rendimiento junto con una aleación de indio/galio (eGaIn).

BiInSn demostró ser más eficaz. A diferencia de eGaIn, no se oxida cuando se expone al aire, por lo que su adherencia a una superficie no depende de la película de óxido que se forma sobre el metal. BiInSn es un sólido a temperatura ambiente y tiene un punto de fusión más alto, por lo que no hay riesgo de que se licúe a temperaturas inferiores a 62° Celsius (alrededor de 144° Fahrenheit). También es capaz de una mayor adherencia. Sin embargo, se requirió prueba y error para lograr una adhesión óptima de BiInSn.

“Necesitábamos asegurarnos de que la adhesión del metal líquido fuera uniforme a gran escala en diferentes papeles y mantener la estabilidad del recubrimiento”, dijo Yuan a Ars Technica en una entrevista por correo electrónico. «Para resolver estos problemas, cambiamos la presión aplicada al sello y la velocidad de frotamiento utilizada en los experimentos, y finalmente encontramos los parámetros más adecuados, que finalmente lograron una adhesión rápida, a gran escala y estable».

Los investigadores intentaron estamparlo en papel con diferentes cantidades de presión y descubrieron que no se necesitaba mucho para que permaneciera en su lugar. Luego crearon un cubo de origami a partir del papel recubierto de metal, que requería que los bordes se adhirieran entre sí sin ningún otro aglutinante. También vieron que cuando se abría ese cuadrado, el papel estucado podía volver a plegarse a su forma original. Como el revestimiento metálico era autoadhesivo, los bordes que se habían desplegado se atrajeron entre sí hasta que el papel volvió a convertirse en un cubo. Otra forma que probaron fue un resorte que podía estirarse o comprimirse y permanecer ajustado.

También fue posible que el equipo construyera estructuras 3D a partir de piezas individuales de papel plano recubierto de metal. Estas estructuras podrían mantener su forma sin desmoronarse, y el recubrimiento podría simplemente despegarse después sin afectar las propiedades de su sustrato de papel de ninguna manera. El revestimiento, que tampoco ha perdido ninguna de sus propiedades, podría reciclarse y reutilizarse muchas veces. El papel acaba de volver a ser papel.

Próximos pasos

Yuan cree que la autoadhesión a través del metal líquido es una ventaja, porque si se puede hacer con papel, se podría hacer con otros materiales delgados y livianos para crear objetos inteligentes y robots blandos que puedan caber en espacios reducidos. Lo siguiente que quiere lograr es encontrar una capa donde el metal no se desprenda una vez que se solidifica. Está considerando probar aerosoles de pintura bioamigables para proteger el recubrimiento en materiales que eventualmente podrían usarse como empaque (las cajas podrían abrirse y cerrarse como el cubo de papel en el experimento), en la piel humana (los vendajes se quitarían sin dolor y sin pegamento) , bajo el agua e incluso en condiciones vistas en otros planetas y lunas.

Esta sustancia podría ser una ventaja para los robots blandos en entornos alienígenas. Algunos robots blandos ya se puede explorar los tramos más profundos del océano donde la presión es demasiado alta para los humanos y las grietas y hendiduras demasiado pequeñas para máquinas más grandes. Los robots blandos están diseñados pensando en los túneles subterráneos. Marte Y otros cuerpos en el espacio. Robots blandos autónomos delgados y flexibles sería capaz para aventurarse en lugares donde los rovers más grandes no pueden adaptarse o navegar de manera segura, y la autoadhesión del recubrimiento de metal líquido les permitiría plegarse y desplegarse por sí mismos.

“Usando nuestro método, se pueden crear rápidamente materiales inteligentes con buena conductividad térmica y eléctrica, así como capacidades de ajuste de la rigidez, lo que amplía enormemente las opciones de materiales para los robots blandos”, dijo Yuan en la entrevista. «Creo que este método puede proporcionar una nueva vía para el diseño de exploradores espaciales».

Cell Reports Ciencias Físicas, 2023. DOI: 10.1016/j.xcrp.2023.101419 (Acerca de los DOI).

Elizabeth Rayne es una criatura escritora. Su trabajo ha aparecido en SYFY WIRE, Space.com, Live Science, Grunge, Den of Geek y Forbidden Futures. Cuando no está escribiendo, cambiando de forma, dibujando o disfrazándose como un personaje del que nadie ha oído hablar. Síguela en Twitter @quothravenrayne.