La aleación modificada e imprimible en 3D es prometedora para la electrónica flexible y los robots blandos

(Última Actualización: marzo 20, 2018)

Investigadores del Colegio de Ingeniería de la Universidad Estatal de Oregon han dado un paso clave hacia la rápida fabricación de pantallas de computadora flexibles y otros dispositivos electrónicos extensibles, incluyendo robots blandos.

El avance de un equipo del Instituto de Robótica Colaborativa y Sistemas Inteligentes de la universidad allana el camino hacia la impresión en 3D de estructuras altas y complicadas con una aleación de galio altamente conductiva.

Los investigadores ponen nanopartículas de níquel en el metal líquido, galinstán, para espesarlo y convertirlo en una pasta con una consistencia adecuada para la fabricación de aditivos.

“La aleación líquida era imposible de colocar en estructuras altas”, dijo Yiğit Mengüç, profesor asistente de ingeniería mecánica y autor corresponsal del estudio. “Con la textura pastosa, se puede estratificar manteniendo su capacidad de fluir y de estirarse dentro de los tubos de goma. Demostramos el potencial de nuestro descubrimiento al imprimir en 3D un circuito de dos capas muy elástico cuyas capas se entrelazan entre sí sin tocarse”.

Los resultados se publicaron recientemente en Advanced Materials Technologies.

Las aleaciones de galio ya se están utilizando como material conductor en la electrónica flexible; las aleaciones tienen baja toxicidad y buena conductividad, además son baratas y “autocurativas”, capaces de volver a unirse en los puntos de rotura.

Impresiones 3D de Galistan.
Crédito: Imagen cortesía de Oregon State University

Pero antes de la modificación desarrollada en OSU, que usó la sonicación — la energía del sonido — para mezclar las partículas de níquel y el galio oxidado en el metal líquido, la capacidad de impresión de las aleaciones estaba restringida a dos dimensiones.

Para este estudio, los investigadores imprimieron estructuras de hasta 10 milímetros de alto y 20 milímetros de ancho.

“La impresión de metal líquido es parte integral del campo de la electrónica flexible”, dijo el coautor Doğan Yirmibeşoğlu, un estudiante de doctorado en robótica de OSU. “La fabricación aditiva permite la fabricación rápida de diseños intrincados y circuitos.”

El campo incluye una gama de productos que incluye textiles conductores de electricidad, pantallas plegables, sensores de par, presión y otros tipos de tensión, trajes de sensor vestibles, como los utilizados en el desarrollo de videojuegos, antenas y sensores biomédicos.

“El futuro es muy brillante”, dijo Yirmibeşoğlu “Es fácil imaginar la fabricación de robots blandos que estén listos para funcionar, que simplemente saldrán de la impresora.”

La pasta de aleación de galio demuestra varias características nuevas en el campo de la electrónica flexible, agregó el autor co-correspondiente Uranbileg Daalkhaijav, candidato al doctorado en ingeniería química.

“Se puede hacer fácil y rápidamente”, dijo Daalkhaijav. “El cambio estructural es permanente, las propiedades eléctricas de la pasta son comparables a las del metal líquido puro, y la pasta conserva sus características de autocuración.”

El trabajo futuro explorará la estructura exacta de la pasta, cómo se estabilizan las partículas de níquel y cómo cambia la estructura a medida que la pasta envejece.

El Programa de Jóvenes Investigadores de la Oficina de Investigación Naval apoyó esta investigación.

 

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http://oregonstate.edu/
Fuentes & Referencias
http://today.oregonstate.edu/news/modified-3d-printable-alloy-shows-promise-flexible-electronics-soft-robotshttp://dx.doi.org/10.1002/admt.201700351