俄勒岡州立大學(xué)工程學(xué)院的研究人員已經(jīng)朝著柔性計(jì)算機(jī)屏幕和其他可拉伸電子設(shè)備的快速制造方向邁出了關(guān)鍵一步，其中包括柔性機(jī)器人。

  該學(xué)院協(xié)作機(jī)器人 與智能系統(tǒng)研究所研究團(tuán)隊(duì)的研究成果為多維復(fù)雜結(jié)構(gòu)的高導(dǎo)電鎵合金的三維打印鋪平了道路。

  研究人員把鎳納米顆粒放入galinstan金屬液中，稠化成糊狀，以適合于添加劑的制造。

  機(jī)械工程助理教授及論文共同作者Yi?it Mengü？說：“流動(dòng)的合金不可能分層成高的結(jié)構(gòu)，但在糊狀的紋理輔助下，它可以分層，同時(shí)保持其流動(dòng)能力，并延伸到橡膠管內(nèi)。我們通過3D打印出一個(gè)非常有彈性的兩層電路層織出彼此不接觸來證實(shí)了我們發(fā)現(xiàn)的潛力。”

  這項(xiàng)成果最近發(fā)表在先進(jìn)材料技術(shù)上。

  鎵合金已經(jīng)被用作柔性電子材料的導(dǎo)電材料，這些合金具有低毒性和良好的導(dǎo)電性，此外，它們價(jià)格低廉，而且可以“自我修復(fù)”——能夠在斷裂點(diǎn)處重新連接起來。

  但在此前的俄亥俄州立大學(xué)改造開發(fā)中，它使用超聲波——聲音的能量——將鎳顆粒和氧化鎵混合到液態(tài)金屬中，該合金的印刷適性僅限于二維。

  在這項(xiàng)研究中，研究人員的印刷結(jié)構(gòu)將高達(dá)10毫米，寬達(dá)20毫米。

  俄亥俄州立大學(xué)機(jī)器人專業(yè)博士生及該文章共同作者Doan Yirmibeolu說：“液態(tài)金屬印刷是柔性電子領(lǐng)域的重要組成部分，添加劑制造能夠快速制造復(fù)雜的設(shè)計(jì)和電路。”

  這個(gè)領(lǐng)域有一系列特征性產(chǎn)品，其中包括導(dǎo)電紡織品；可彎曲的顯示器；扭矩、壓力和其他類型應(yīng)變傳感器；可穿戴傳感器套裝，如那些用于視頻游戲開發(fā)的天線；生物醫(yī)學(xué)傳感器等。

  Yirmibeolu說：“未來是非常光明的，我們很容易想象可運(yùn)行的柔性機(jī)器人將從打印機(jī)中走出來。”

  化學(xué)工程博士候選人及共同通訊作者Uranbileg Daalkhaijav補(bǔ)充道：“鎵合金糊顯示了柔性電子領(lǐng)域的新特點(diǎn)。”

  Daalkhaijav說：“它可以方便快捷地制作出來，結(jié)構(gòu)變化是永久性的，其電性能可與純液態(tài)金屬相媲美，糊狀物保留了其自愈特性。”

  未來的工作將集中探討糊料的確切結(jié)構(gòu)，鎳顆粒是如何穩(wěn)定的，以及結(jié)構(gòu)如何隨著糊齡的變化而變化。

  海軍研究青年調(diào)查員計(jì)劃辦公室對(duì)這項(xiàng)研究給予了支持。

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