工程師使用無熱技術(shù)制作柔性電子產(chǎn)品

愛荷華州立大學的Martin Thuo和Ames實驗室點擊了他的一個研究項目的照片庫。

這個怎么樣?有一朵玫瑰，金屬痕跡印在精致的花瓣上?；蜻@個?卷曲的紙張，帶有靈活的可編程LED顯示屏。也許這個?一個明膠圓筒，頂部印有金屬痕跡。

所有這些照片都展示了Thuo及其研究小組開發(fā)的過冷金屬技術(shù)的最新應用。該技術(shù)的特點是液態(tài)金屬(在這種情況下是Field的金屬，鉍，銦和錫的合金)被困在熔點以下的拋光氧化物殼中，產(chǎn)生大約百萬分之一米的顆粒。

當外殼破碎時 - 機械壓力或化學溶解 - 內(nèi)部金屬流動并固化，形成無熱焊接，或者在這種情況下，在各種材料上印刷導電，金屬線和痕跡，從混凝土墻上的所有東西到一片葉子。

這可能具有各種應用，包括用于測量建筑物結(jié)構(gòu)完整性或作物生長的傳感器。該技術(shù)還在基于紙張的遙控器中進行了測試，該遙控器讀取紙張彎曲時的電流變化。工程師還通過制造太陽能電池的電觸點和在明膠上絲網(wǎng)印刷導線來測試該技術(shù)，明膠是包括大腦在內(nèi)的軟生物組織的模型。

“這項工作報告了金屬導電互連的無熱，環(huán)境制造以及所有類型基板上的痕跡，”Thuo和一組研究人員在一篇描述最近由Advanced Functional Materials雜志在線發(fā)表的技術(shù)的論文中寫道。

愛荷華州的材料科學與工程助理教授，能源部艾姆斯實驗室的合伙人，以及Ames創(chuàng)業(yè)公司SAFI-Tech Inc.的聯(lián)合創(chuàng)始人，該公司將液態(tài)金屬顆粒商業(yè)化，是第一作者。共同作者是Andrew Martin，他曾是Thuo實驗室的本科生，現(xiàn)在是愛荷華州材料科學與工程博士生; Boyce Chang，加州大學伯克利分校的博士后研究員，在愛荷華州獲得博士學位; SAFI-Tech的Zachariah Martin，Dipak Paramanik和Ian Tevis; Christophe Frankiewicz，Ames的Sep-All聯(lián)合創(chuàng)始人，前愛荷華州博士后研究員; 和索維克昆都，愛荷華州電氣和計算機工程研究生。

該項目得到了大學創(chuàng)業(yè)基金的支持，在愛荷華州建立了Thuo的研究實驗室，Thuo的Black&Veatch教師獎學金和科學基金會小企業(yè)創(chuàng)新研究基金。

Thuo說他三年前作為一項教學活動啟動了這個項目。

“我是從本科生開始的，”他說。“我認為讓學生做這樣的事情會很有趣。這是一個非常有益的教學工具，因為你不需要解決200萬個方程來完成復雜的科學研究。”

一旦學生學會使用一些金屬加工工具，他們就開始解決柔性金屬電子設備的一些技術(shù)挑戰(zhàn)。

“學生們發(fā)現(xiàn)了處理金屬的方法，并且發(fā)展成為一百萬個想法，”Thuo說。“現(xiàn)在我們不能停下來。”

因此，研究人員已經(jīng)學會了如何有效地將金屬痕跡粘合到從防水玫瑰花瓣到水性明膠的各種物質(zhì)上。根據(jù)他們現(xiàn)在所知，Thuo說他們很容易在冰塊或生物組織上印刷金屬痕跡。

研究人員在他們的論文中寫道，所有實驗都“突出了這種方法的多功能性”，“允許制造多種導電產(chǎn)品，而不會損壞基材。”