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Materiais do cotidiano, como papel e plástico, podem ser transformados em “dispositivos inteligentes” eletrônicos usando um novo método simples para aplicar metal líquido a superfícies, de acordo com cientistas de Pequim, na China. O estudo, publicado em 9 de junho na revista Células Relatórios Ciências Físicas, demonstra uma técnica para aplicar um revestimento de metal líquido em superfícies que não aderem facilmente ao metal líquido. A abordagem foi projetada para funcionar em larga escala e pode ter aplicações em plataformas de teste vestíveis, dispositivos flexíveis e robótica leve.
“Antes, pensávamos que era impossível para o metal líquido aderir tão facilmente a superfícies não molhadas, mas aqui ele pode aderir a várias superfícies apenas ajustando a pressão, o que é muito interessante”, disse Bo Yuan, cientista da Tsinghua. Universidade e o primeiro autor do estudo.
Os cientistas que procuram combinar metal líquido com materiais tradicionais foram impedidos pela tensão superficial extremamente alta do metal líquido, que o impede de se ligar à maioria dos materiais, incluindo papel. Para superar esse problema, pesquisas anteriores se concentraram principalmente em uma técnica chamada “impressão por transferência”, que envolve o uso de um terceiro material para ligar o metal líquido à superfície. Mas essa estratégia traz desvantagens – adicionar mais materiais pode complicar o processo e enfraquecer o desempenho elétrico, térmico ou mecânico do produto final.
Para explorar uma abordagem alternativa que lhes permitisse imprimir metal líquido diretamente em substratos sem sacrificar as propriedades do metal, Yuan e seus colegas aplicaram dois metais líquidos diferentes (eGaln e BilnSn) a vários selos de silicone e polímero de silicone e, em seguida, aplicaram forças diferentes à medida que esfregavam os carimbos nas superfícies do papel.
“No início, foi difícil obter adesão estável do revestimento de metal líquido no substrato”, disse Yuan. “No entanto, depois de muita tentativa e erro, finalmente tínhamos os parâmetros certos para alcançar uma adesão estável e repetível.”
Os pesquisadores descobriram que esfregar o selo coberto de metal líquido contra o papel com uma pequena quantidade de força permitiu que as gotas de metal se ligassem efetivamente à superfície, enquanto a aplicação de grandes quantidades de força impedia que as gotas permanecessem no lugar.
Em seguida, a equipe dobrou o papel revestido de metal em um guindaste de papel, demonstrando que a superfície ainda pode ser dobrada normalmente após a conclusão do processo. E depois de fazer isso, o papel modificado ainda mantém suas propriedades usuais.
Embora a técnica pareça promissora, Yuan observou que os pesquisadores ainda estão descobrindo como garantir que o revestimento de metal líquido permaneça no lugar depois de aplicado. Por enquanto, um material de embalagem pode ser adicionado à superfície do papel, mas a equipe espera encontrar uma solução que não exija isso.
“Assim como a tinta molhada no papel pode ser removida à mão, o revestimento de metal líquido sem embalagem aqui também pode ser removido pelo objeto que toca quando é aplicado”, disse Yuan. “As propriedades do revestimento em si não serão muito afetadas, mas os objetos em contato podem ficar sujos.”
No futuro, a equipe também planeja desenvolver o método para que possa ser usado para aplicar metal líquido a uma variedade maior de superfícies, incluindo metal e cerâmica.
“Também planejamos construir dispositivos inteligentes usando materiais tratados por esse método”, disse Yuan.
Este trabalho foi financiado pela China Postdoctoral Science Foundation, pela National Nature Science Foundation of China e pelo financiamento da cooperação entre Nanshan e Tsinghua SIGS em ciência e tecnologia.
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