잉크젯 인쇄 나노 입자 액체 금속으로 웨어러블 기술

이 예술적 렌더링은 새로운 잉크젯 인쇄 기술을 사용하여 생성 된 전자 장치를 묘사하여 "소프트 로봇"및 플렉서블 전자 장치를위한 액체 금속 합금으로 만들어진 회로를 만듭니다. 탄성 기술은 사람들이 컴퓨터와 상호 작용하거나 치료 목적으로 착용 할 수있는 새로운 종류의 유연한 로봇과 신축성있는 의류를 가능하게합니다.

새로운 연구에 따르면 잉크젯 인쇄 기술을 사용하여 "연성 로봇"및 연성 전자 기기를위한 액체 금속 합금으로 만들어진 전자 회로를 대량 생산할 수 있습니다.

탄성 기술은 사람들이 컴퓨터와 상호 작용하거나 치료 목적으로 착용 할 수있는 새로운 종류의 유연한 로봇과 신축성있는 의류를 가능하게합니다. 그러나 퍼듀 대학교 기계 공학과 조교수 인 레베카 크라머 (Rebecca Kramer)는 소프트 머신이 상용화되기 전에 새로운 제조 기술을 개발해야한다고 말했다.

“우리는 좁은 공간을 통해 압축해야하는 로봇이나 운동을 제한하지 않는 웨어러블 기술과 같은 부드러운 기계와 호환되는 신축성 전자 장치를 만들고자합니다. “액체 금속으로 만든 도체는 파손되지 않고 늘어나거나 변형 될 수 있습니다.

"새로운 잠재적 제조 접근 방식은 잉크젯 인쇄를 활용하여 액체 합금으로 만들어진 장치를 만드는 데 중점을 둡니다."

이 프로세스는 지금 우리가 탄성 재료와 직물을 포함하여 아무것도 위에 유연하고 신축성 도체를 인쇄 할 수 있습니다, "저널 년 4 월 18 일에 나타날 것입니다 방법에 대한 크레이머 said.A의 연구 논문 고급 재료 ( 기계적 소결 갈륨 - 인듐 나노 입자" " ) . 이 논문은 일반적으로 기계적 소결 갈륨-인듐 나노 입자 라 불리는 방법을 소개하고 프로젝트에 이르는 연구를 설명합니다. 그것은 박사 후 연구원 인 존 윌리엄 볼리 (John William Boley), 대학원생 인 에드워드 L. 화이트 (Edward L. White)와 크라머 (Kramer)가 저술했습니다.

인쇄용 잉크는 액체 금속을 초음파를 사용하여 비금속 용매에 분산시켜 벌크 액체 금속을 나노 입자로 분해함으로써 제조된다. 이 나노 입자 충전 잉크는 잉크젯 인쇄와 호환됩니다.

Kramer는“기본 형태의 액체 금속은 잉크젯이 불가능합니다. “우리가하는 일은 잉크젯 노즐을 통과하기에 충분히 작은 액체 금속 나노 입자를 만드는 것입니다. 에탄올과 같은 캐리어 용매에서 액체 금속을 초음파 처리하면 나노 입자가 생성되어 용매에 분산됩니다. 그런 다음 모든 인쇄물에 잉크를 인쇄 할 수 있습니다. 에탄올이 증발되어 표면에 액체 금속 나노 입자가 남게됩니다.”

인쇄 후, 나노 입자는 가벼운 압력을가함으로써 재결합되어야하며, 이는 재료를 전도성으로 만든다. 액체 금속 나노 입자는 초기에 산화 갈륨으로 코팅되어 전기 전도성을 방지하는 피부 역할을하기 때문에이 단계가 필요하다.

Kramer는“그러나 피부가 연약하기 때문에 압력을 가하면 피부가 깨지고 모든 것이 하나의 균일 한 필름으로 합쳐집니다. "우리는 실리콘 팁의 날카로운 모서리와 같이 표면을 가로 질러 무언가를 스탬핑하거나 드래그하여이를 수행 할 수 있습니다."

이 방법을 사용하면 특정 디자인에 따라 활성화 할 부분을 선택할 수있어 블랭크 필름이 다양한 잠재적 용도로 제조 될 수 있습니다.

액체를 가장 잘 개발하는 방법을 결정하는 연구를 지원하는 국립 과학 재단 (National Science Foundation)으로부터 조기 경력 개발 상을 수상한 Kramer는“우리는 그 분야에만 압력을가함으로써 어떤 전자 기기를 선택적으로 활성화 할 것”이라고 말했다. -금속 잉크.

이 공정은 대량의 필름을 신속하게 대량 생산할 수있게한다.

향후 연구는 잉크와 인쇄되는 표면 사이의 상호 작용이 특정 유형의 장치를 생산하는 데 어떻게 도움이 될지 탐구 할 것입니다. 

예를 들어, 나노 입자는 소수성 표면과 친수성 표면에서 어떻게 배향 되는가? 입자를 자체 조립할 수 있도록 잉크를 공식화하고 표면과의 상호 작용을 어떻게 활용할 수 있을까요?”

연구원들은 또한 압력이 가해질 때 개별 입자가 파열되는 방법을 연구하고 모델링하여 초박형 트레이스와 새로운 유형의 센서를 제조 할 수있는 정보를 제공합니다.