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Jun 01, 2023

액체

한국의 한 팀은 음파를 사용하여 폴리머 케이스 내부의 작은 액체 금속 방울을 연결했습니다. 새로운 기술은 구부릴 수 있고 견고하며 전도성이 높은 회로를 만드는 방법입니다.

한국의 한 팀은 음파를 사용하여 폴리머 케이스 내부의 작은 액체 금속 방울을 연결했습니다. 새로운 기술은 원래 크기의 5배까지 구부리고 늘릴 수 있는 견고하고 전도성이 높은 회로를 만드는 방법입니다.

피부 기반 센서 및 이식형 의료 기기용 신축성 전자 장치를 만들려면 금속처럼 전기를 전도할 수 있지만 고무처럼 변형될 수 있는 재료가 필요합니다. 기존의 금속은 이러한 용도로 절단하지 않습니다. 탄성 전도체를 만들기 위해 연구자들은 전도성 고분자와 금속과 고분자의 복합재를 살펴보았습니다. 그러나 이러한 재료는 몇 번 늘어나거나 풀리면 전도성을 잃습니다.

실온에서 액체 상태를 유지하는 합금인 액체 금속이 더 유망한 선택입니다. 일반적으로 갈륨과 인듐의 합금인 갈륨 기반 액체 금속은 독성이 낮고 전기 및 열 전도성이 높기 때문에 가장 주목을 받았습니다. 또한 표면에 산화 피막이 형성되어 있어 견고하며 다양한 기질에 잘 붙습니다.

갈륨 기반 액체 금속으로 전도성 회로를 만들기 위해 연구원들은 일반적으로 신축성 있는 플라스틱 기판에 재료 방울을 뿌리거나 인쇄하거나 고무 폴리머 내부에 삽입합니다. 일반적으로 산화물 표면을 깨뜨려서 물방울이 결합하여 전도성 경로를 형성할 수 있도록 해야 합니다. 이러한 접근법의 문제점은 시간이 지나면 액체 금속이 누출될 수 있다는 것이라고 한국과학기술원 재료공학과 강지형 교수는 말합니다.

그래서 그와 그의 동료들은 음향장을 사용하여 액체 금속 방울을 연결했으며, 이를 처음에는 폴리머에 내장했습니다. 연구원들은 이전에 다른 사람들이 사용했던 것보다 작은 평균 2~3 마이크로미터 너비의 물방울을 사용하여 물방울이 부서져 액체 금속이 누출될 가능성을 줄입니다.

20kHz의 주파수로 초음파를 가하면 미세 물방울이 진동을 흡수하여 나노미터 크기의 물방울을 생성합니다. 이러한 나노액적은 미세액적 사이에 브리지를 형성합니다. 폴리머가 늘어나면 미세 액적은 늘어나지만 나노 액적 링크는 이들을 연결한 상태로 유지합니다.

다른 사람들은 이전에 거미줄 같은 네트워크나 구불구불한 패턴으로 초박형 금속 층을 증착하여 신축성 있는 회로를 만들었습니다. "우리는 새로운 재료를 사용하여 구조 엔지니어링 없이 최초의 탄성 인쇄 회로 기판을 시연했습니다."라고 Kang은 말합니다.

팀은 4가지 액체 금속 합금과 15가지 폴리머를 사용하여 신축성 있는 도체를 만들었습니다. 전도체의 사용을 시연하기 위해 그들은 액체 금속 네트워크가 마이크로 발광 다이오드(위)를 연결하는 신축성 디스플레이를 만들었습니다. 그들은 또한 자원 봉사자의 피부에 부착하고 빛을 사용하여 혈액 순환을 측정할 수 있는 신축성이 뛰어난 심박수 모니터링 센서를 만들었습니다[아래]. 결과는 사이언스 저널에 게재됩니다.

저자들이 개척한 신축성 회로 방법은 "[갈륨 액체 금속]-고분자 복합재로 전도성 회로를 만드는 데 있어 주요 과제를 극복하는 데 도움이 됩니다"라고 호주 퀸즈랜드 대학의 Ruirui Qiao와 버밍엄 대학의 Shiyang Tang은 썼습니다. 영국, 사이언스(Science) 논문에 첨부된 관점 기사. "그러나 복합재는 여전히 제조상의 많은 어려움에 직면해 있습니다." 예를 들어, 알려진 기술을 사용하여 물방울의 크기를 정밀하게 제어하는 ​​것은 어렵습니다.

강씨는 그와 그의 동료들이 서로 더 가깝게 배치하는 방법을 찾아 패턴의 해상도를 향상시키는 작업을 계획하고 있다고 말했습니다. 그들은 또한 액체 금속 회로의 전도성을 더욱 높일 계획이다.