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多酚诱导的液态金属油墨,可用于在任何表面上书写液态金属柔性可拉伸电路
受自然界普遍观察到的邻苯二酚粘附化学的启发,已开发出通过组装天然丰富的多酚单宁酸而稳定的LM油墨。含多个邻苯二酚/胆甾醇基团的鞣酸的固有粘合性能使该油墨甚至可以使用圆珠笔,也可以涂覆到各种基材上,从柔性到刚性,从金属到塑料以及从平面到弯曲。使用自动设置,可以将该方法从手写文本进一步扩展为复杂的导电图案。此外,借助多酚和LM的协同组合,已设计出电容式触摸屏和有害重金属离子传感器的图案。
室温下的液态金属(例如镓及其合金)由于其独特的金属和流体特性组合而成为令人着迷的材料,这无疑使人想起了年好莱坞大片《终结者2:审判日》。那个时候,具有康复功能,可变形的机器人似乎具有科幻视觉效果,是超现实的,但是,目前对液态金属的研究正在缩小与现实之间的差距。
液态金属一直处于开发下一代柔性电子产品,执行器,传感器和机器人技术的最前沿。对于许多这样的应用,液态金属的写入/图案化是关键的处理步骤,其中,效率和操作简便性至关重要。然而,将液态金属图案化到不同表面上并不容易。
当前的液态金属油墨遭受不期望的书写不一致性,操作复杂性的困扰,最重要的是,无论采用何种应用策略,用于连续图案化的表面的选择目前都受到极大限制。
用粘性液态金属墨水书写痕迹。
根据发表在《AdvancedFunctionalMaterials》(多酚诱导的液态金属油墨用于基材无关的直接笔式书写)(Polyphenol-InducedAdhesiveLiquidMetalInksforSubstrate-IndependentDirectPenWriting)上的一项研究,悉尼西南大学悉尼分校的澳大利亚科学家与皇家墨尔本理工大学的同事们通过结合以下方法解决了书写问题:天然化合物与液态金属的混合物,可制成可在几乎任何表面上书写或图案化的粘性液态金属墨水。
使用液态金属墨水书写时的表面特异性是一个严峻的挑战,这源于这些液态金属的高表面张力。用廉价的粘合剂和简单的方法解决这个问题可能会改变游戏规则。该论文的相应作者之一,悉尼大学新南威尔士大学的KouroshKalantar-Zadeh教授发表了评论。
但是,这项研究的灵感来自一个截然不同的角度。在自然界中,各种海洋无脊椎动物(例如贻贝)通过分泌将其粘在任何固体表面上的胶状物质而在强潮环境中生存。胶中称为儿茶酚的官能团是造成这种粘附的原因。
有趣的是,这一类也以称为多酚的化合物形式存在于植物界,在我们的饮食链中经常出现,例如茶,巧克力和葡萄酒。该团队使用单宁酸(一种多酚)作为液态金属油墨制备的分子胶。
书写方法很简单,将墨水放入普通的圆珠笔中,并根据需要书写文字或设计图案。而且表面的选择是无限的,因为可以将粘性油墨应用到各种具有不同表面化学性质和物理特性的基材上。
该团队进一步探索了粘性油墨在可拉伸电子产品,触摸和有毒金属传感器中的潜在应用。
这种液态金属图案化的方法是通过具有丰富的通用粘合特性的天然多酚实现的,它利用了液态金属和多酚的基本界面化学。所开发的概念可以用作通用平台,以与表面无关的方式制造智能传感器,先进的电子设备和功能材料,以创造未来的技术。这项研究的主要作者MrifArifurRahim博士(悉尼新南威尔士大学)说。