Sebbene la carta non sia esattamente un materiale intelligente, un giorno potrebbe esserlo se fosse rivestita da un nuovo tipo di metallo liquido. Questa lega liquida ha il potenziale per trasformare la carta e altri materiali in strumenti che possono fare alcune cose da soli.

Il metallo liquido è già utilizzato in oggetti intelligenti come circuiti e sensori indossabili, ma non come rivestimento. Ispirato dagli origami, un team di scienziati guidato da Bo Yuan della Tsinghua University in Cina ha escogitato un modo per formulare un metallo liquido e applicarlo con un timbro in modo che aderisca alla carta senza adesivo, cosa che prima non era possibile. In Stabile Recentemente pubblicato su Cell Reports Physical ScienceE Gli scienziati hanno dimostrato che la carta con rivestimento metallico può essere trasformata in forme di origami e ripiegata su se stessa. Il rivestimento metallico conduce anche calore ed elettricità. È come una magia. appena.

lumaca appiccicosa

Poiché le molecole nel metallo liquido tendono a rimanere molto vicine tra loro, è difficile farle aderire a qualsiasi superficie senza qualcosa che funga da collante. Ma questi adesivi di solito hanno un effetto negativo sulle proprietà del metallo, come la conduttività. Yuan e il suo team volevano un metallo liquido che potesse aderire alla carta senza adesivo. Hanno utilizzato una lega di ossido di bismuto-indio-stagno (BiInSn) e ne hanno testato le prestazioni insieme alla lega indio/gallio (eGaIn).

BiInSn ha dimostrato di essere più efficace. A differenza di eGaIn, non si ossida se esposto all’aria, quindi quanto bene aderisce a una superficie non dipende dallo strato di ossido che si forma sul metallo. BiInSn è un solido a temperatura ambiente e ha un punto di fusione più elevato, quindi non c’è pericolo che si liquefa a temperature inferiori a 62°C (circa 144°F). È anche capace di una maggiore adesione. Tuttavia, ottenere un’adesione ottimale di BiInSn richiede prove ed errori.

“Dovevamo garantire che l’adesione del metallo liquido fosse uniforme su un’ampia gamma di carte diverse e mantenere stabile il rivestimento”, ha detto Yuan ad Ars Technica in un’intervista via e-mail. “Per risolvere questi problemi, abbiamo modificato la pressione applicata al sigillo e la velocità di attrito utilizzata negli esperimenti, e alla fine abbiamo trovato i parametri più adatti, che alla fine hanno ottenuto un’adesione rapida, su larga scala e stabile”.

I ricercatori hanno provato a imprimerlo su carta con diverse quantità di pressione e hanno scoperto che non era necessario molto per mantenerlo in posizione. Quindi hanno creato un cubo origami con carta rivestita di metallo, che richiedeva che i bordi si unissero senza alcun altro agente legante. Hanno anche visto che quando questo quadrato veniva aperto, la carta patinata poteva ripiegarsi nella sua forma originale. Poiché il rivestimento metallico era autoadesivo, i bordi esposti si sono uniti fino a quando la carta è diventata di nuovo un cubo. L’altra forma che hanno provato era una molla che poteva essere allungata o compressa e si sarebbe comunque regolata.

È stato anche possibile per il team costruire strutture 3D da singoli pezzi di carta piatta rivestiti di metallo. Queste strutture possono mantenere la loro forma senza sgretolarsi e il rivestimento può quindi essere rimosso senza intaccare in alcun modo le proprietà del supporto cartaceo. La vernice, che non ha perso nessuna delle sue proprietà, può essere riciclata e riutilizzata. La carta torna ad essere carta.

prossimi passi

Yuan ritiene che l’autoadesività attraverso il metallo liquido sia un vantaggio, perché se si può fare con la carta, si può fare con altri materiali sottili e leggeri per creare oggetti intelligenti e robot morbidi che possono entrare in spazi ristretti. La prossima cosa che vuole ottenere è trovare un rivestimento in cui il metallo non si sfaldi una volta indurito. Sta valutando la possibilità di testare spray protettivi per la vernice bio-compatibili in materiali che potrebbero eventualmente essere utilizzati come involucro (le scatole potrebbero aprirsi e chiudersi proprio come un cubo di carta nell’esperimento), sulla pelle umana (le bende si staccherebbero senza dolore senza la colla ), sott’acqua e persino nelle condizioni che vediamo su altri pianeti e lune.

Questo materiale potrebbe essere una risorsa per i robot morbidi in ambienti alieni. Alcuni robot morbidi può già esplorare I canali oceanici più profondi dove la pressione è troppo alta per gli esseri umani e le crepe e le fessure troppo piccole per le macchine più grandi. I robot morbidi sono progettati pensando ai tunnel sotterranei Marte E altri corpi nello spazio. Robot morbidi autonomi sottili e flessibili sarà in grado Avventurati in luoghi in cui i grandi rover non possono adattarsi o viaggiare in sicurezza e il rivestimento metallico liquido autoaderente consentirà loro di flettersi e aprirsi da soli.

“Utilizzando il nostro metodo, è possibile realizzare rapidamente materiali intelligenti con una buona conduttività termica ed elettrica, nonché capacità di regolazione della rigidità, ampliando notevolmente le scelte di materiali per i robot morbidi”, ha affermato Yuan nell’intervista. “Penso che questo metodo possa fornire una nuova strada progettuale per gli esploratori spaziali”.

Rapporti cellulari Scienze fisiche, 2023. DOI: 10.1016/j.xcrp.2023.101419 (A proposito di DOI).

Scrive la creatura di Elizabeth Raine. Il suo lavoro è apparso su SYFY WIRE, Space.com, Live Science, Grunge, Den of Geek e Forbidden Futures. Quando non scrive, cambia forma, disegna o si maschera da personaggio di cui nessuno ha mai sentito parlare. Seguila su Twitter: @hravenrayne.