研究チームは、 協働ロボティクス・知能システム研究所 オレゴン州立大学工学部では、改良された方法を開発しました。 3D プリント可能な金属合金。 この開発は、フレキシブルコンピュータスクリーンやソフトロボットなどの伸縮可能なエレクトロニクスの迅速な製造につながる可能性があります。

研究はジャーナルに発表されています 先端材料技術.

研究チームは、超音波処理 (音のエネルギー) を利用して、液体金属合金であるガリンスタンにニッケル ナノ粒子を入れました。 このプロセスでは、ガリンスタンを粘度を高めて積層造形に適した粘稠度のペーストにします。

この方法により、導電性の高いガリウム合金を使用した背の高い複雑な構造の 3D プリントが可能になります。 この開発が行われる前は、ガリウム合金は流動性が高すぎて XNUMX 次元印刷ができませんでした。

「液体状の合金を高層構造物に積層することは不可能でした。」 イット・メングチOSUの機械工学助教授であり、この研究の共同責任著者である同氏は声明で述べた。

「ペースト状のテクスチャーなので、ゴムチューブ内で流動性・伸縮性を保ちながら重ね塗りが可能です。 私たちは、層が接触することなく互いに織り交ぜ合う非常に伸縮性の高い 3 層回路を XNUMXD プリントすることで、発見の可能性を実証しました。」

ガリウム合金は毒性が低く、導電率が高く、安価で「自己修復性」があり、切断点で再付着できることを意味します。 その結果、ガリウム合金はすでにフレキシブルエレクトロニクスの導電材料として一般的に使用されています。

このチームが開発する前は、ガリウム合金の使用は、その流動的な質感により 2 次元印刷に限定されていました。 3D 印刷可能なガリウム合金を開発することで、このチームは柔軟な技術の製造における液体金属の使用方法を変えました。

「現在の最先端技術では、液体金属材料はシリコンのマイクロチャネルに注入されるか、スプレーされるだけです。」 と ドアン・イルミベショール、OSUのロボット工学博士課程の学生であり、この研究の共著者です。

「私たちは、より複雑なソフト センサーを生成できるように、液体金属の堆積に積層造形を使用したいと考えました。」

この研究では、研究者らは新たに開発した合金を使用して、高さ 10 mm、幅 20 mm までの構造を印刷しました。

「液体金属印刷はフレキシブルエレクトロニクス分野に不可欠です。」 イルミベショール氏は声明でこう述べた。

「積層造形により、複雑な設計や回路を迅速に製造できます。」

3D 印刷可能なペーストは、フレキシブル エレクトロニクスの分野に利益をもたらす可能性のあるさまざまな機能を備えています。

「簡単にすぐに作れますよ」 ウランビレグ・ダールハイヤフOSUの化学工学の博士号取得候補者であり、共同通信著者でもある同氏は声明で述べた。

「構造変化は永続的であり、ペーストの電気特性は純粋な液体金属に匹敵し、ペーストは自己修復特性を保持します。」

この開発により、ウェアラブル技術、曲げ可能なディスプレイ、アンテナ、生物医学センサーなど、さまざまな製品の製造への道が開かれる可能性がある。

研究者らは、ペーストの特徴のいくつかを調査するつもりだ。 彼らは、ペーストの正確な構造、ニッケル粒子がどのように安定化されるか、そしてその構造が時間の経過とともにどのように変化するかを調査します。

彼らは、この開発が完全に機能する 3D プリントされたソフト ロボットの作成につながることを期待しています。

「私たちの次のステップは、この 3D 液体金属印刷法と柔らかい材料の印刷を組み合わせて、印刷が完了した直後に機能するソフト ロボットを製造できるようにすることです」と氏は述べました。 イルミベショール。