Des chercheurs du College of Engineering de l'Oregon State University ont franchi une étape clé vers la fabrication rapide d'écrans d'ordinateur flexibles et d'autres appareils électroniques extensibles, y compris les robots mous.

L'avancée d'une équipe au sein du Collaborative Robotics and Intelligent Systems Institute du collège ouvre la voie à l'impression 3D de grands, structures compliquées avec un alliage de gallium hautement conducteur.

Les chercheurs mettent des nanoparticules de nickel dans le métal liquide, galinstan, pour l'épaissir en une pâte de consistance adaptée à la fabrication additive.

"L'alliage liquide était impossible à superposer dans de hautes structures, " dit Yi?it Mengüç, professeur adjoint de génie mécanique et coauteur de l'étude. "Avec la texture pâteuse, il peut être stratifié tout en conservant sa capacité d'écoulement, et pour s'étirer à l'intérieur des tubes en caoutchouc. Nous avons démontré le potentiel de notre découverte en imprimant en 3D un circuit à deux couches très extensible dont les couches s'entremêlent sans se toucher. »

Les résultats ont été récemment publiés dans Technologies avancées des matériaux .

Les alliages de gallium sont déjà utilisés comme matériau conducteur dans l'électronique flexible; les alliages ont une faible toxicité et une bonne conductivité, De plus, ils sont peu coûteux et "auto-réparateurs" - capables de se rattacher ensemble aux points de rupture.

Mais avant la modification développée à l'OSU, qui utilisait la sonication - l'énergie du son - pour mélanger les particules de nickel et le gallium oxydé dans le métal liquide, l'imprimabilité des alliages était limitée à 2 dimensions.

Pour cette étude, les chercheurs ont imprimé des structures jusqu'à 10 millimètres de haut et 20 millimètres de large.

"L'impression sur métal liquide fait partie intégrante du domaine de l'électronique flexible, " a déclaré le co-auteur Do?an Yirmibe?o?lu, un doctorat en robotique étudiant à l'OSU. "La fabrication additive permet une fabrication rapide de conceptions et de circuits complexes."

Le domaine comprend une gamme de produits, notamment des textiles conducteurs d'électricité ; écrans pliables ; capteurs de couple, pression et autres types de contrainte; combinaisons de capteurs portables, tels que ceux utilisés dans le développement de jeux vidéo; antennes; et capteurs biomédicaux.

"L'avenir est très brillant, " Yirmibe?o?lu a déclaré. "Il est facile d'imaginer faire des robots mous qui sont prêts à fonctionner, qui sortira simplement de l'imprimante."

La pâte d'alliage de gallium présente plusieurs caractéristiques nouvelles dans le domaine de l'électronique flexible, ajouté l'auteur co-correspondant Uranbileg Daalkhaijav, doctorat candidat en génie chimique.

"Il peut être fait facilement et rapidement, " a déclaré Daalkhaijav. " Le changement structurel est permanent, les propriétés électriques de la pâte sont comparables au métal liquide pur, et la pâte conserve des caractéristiques d'auto-guérison."

Les travaux futurs exploreront la structure exacte de la pâte, comment les particules de nickel sont stabilisées, et comment la structure change à mesure que la pâte vieillit.