Современная печатная робототехника или эластичные технологии с жидким металлом

Ученые из Университета Пердью определили дальнейшие планы создания и продвижения технологии массового производства печатных плат с использованием сплавов жидкого металла при помощи струйной печати. Таким образом, исследователи дали жизнь так называемым “мягким роботам” и многим другим видам эластичной электроники. На сегодняшний день прототипы уже находятся в процессе разработки.

Новые устройства, полученные путем печати из мягких сплавов, будут включать как эластичные части послушных роботизированных конструкций, так и абсолютно новое поколение потребительских устройств и специальную лечебную одежду.

Производственный метод новой технологии заключается в сплаве, состоящем из галий-индиевых наночастиц. Казалось бы, что это за непонятные слова такие? А ведь на самом деле все предельно просто: берется металл – и смешивается с неметаллическим растворителем под воздействием ультразвука. В результате этой операции мы получаем чернила, которые можно будет использовать в обычном струйном принтере. Процесс такой печати создает наночастицы очень маленького размера, которого оказывается достаточно, чтобы пройти через сопло принтера. В результате вы буквально сможете сами печатать различные устройства, полученные из такого жидкого металла, почти так же, как печатаются трехмерные модели из пластика на 3D-принтере.

“Мы пока не можем создать полноценную эластичную электронику, которая бы имела совместимость с мягкими и обычными устройствами. Например, какой-нибудь робот, способный протискиваться в самые труднодоступные места, или различная носимая техника, невосприимчивая к растяжению и деформации” – утверждает Ребекка Крамер, главный ассистент профессора механической инженерии в Университете Пердью. – “Любые проводники, изготовленные из жидкого металла, способны растягиваться и деформироваться без разрыва или повреждения всей цепи. Такой процесс позволяет печатать достаточно эластичные и растягивающиеся проводники и целые предметы, включая эластичные материалы и ткани.”

“В своем обычном естественном состоянии жидкий металл никак не поддается использованию в печати” – заявляет Крамер. – “Именно потому мы и создали наночастицы из жидкого металла достаточного мелкого размера, чтобы они прошли через сопло принтера. При помощи использования ультразвука нам удалось объединить этанол с жидким металлом и получить в результате своеобразные чернила. Именно используя такую технологию мы теперь можем печатать этими чернилами где угодно и что угодно. Этанол после печати полностью испаряется. Остается только эластичный металл в виде наночастиц.”

Когда материал был напечатан, вы можете соединить частицы, приложив определенное давление, которое разрушает защитную оболочку оксида галлия и делает данный материал проводящим. Это значит, что вы можете выбирать, какую именно часть схемы активировать.

Данная технология открывает перед людьми невероятно много возможностей. Это может привести к созданию того, что ученые называют “мягкой робототехникой”. Когда-то данная технология уже обсуждалась в обществе ученых. Однажды подобные технологии смогут помочь медикам при проведении самых простых инъекций или же значительно усовершенствовать хирургический процесс. Полная работа над проектом будет опубликована 18 апреля в научном журнале Advanced Materials.