Martin Thuo de l'Iowa State University et du Ames Laboratory ont cliqué sur la galerie de photos pour l'un de ses projets de recherche.

Celui-ci, ça va? Il y avait une rose avec des traces de métal imprimées sur un pétale délicat. Ou ca? Une feuille de papier gondolé avec un flexible, affichage LED programmable. Peut être ça? Un cylindre de gélatine avec des traces métalliques imprimées sur le dessus.

Toutes ces photos montraient la dernière application de la technologie du métal sous-refroidi développée par Thuo et son groupe de recherche. La technologie utilise du métal liquide (dans ce cas, le métal de Field, un alliage de bismuth, l'indium et l'étain) piégé en dessous de son point de fusion dans le poli, coquilles d'oxyde, créant des particules d'environ 10 millionièmes de mètre de diamètre.

Lorsque les coquilles sont brisées - avec une pression mécanique ou une dissolution chimique - le métal à l'intérieur s'écoule et se solidifie, créer une soudure sans chaleur ou, dans ce cas, conducteur d'impression, lignes et traces métalliques sur toutes sortes de matériaux, tout d'un mur de béton à une feuille.

Cela pourrait avoir toutes sortes d'applications, y compris des capteurs pour mesurer l'intégrité structurelle d'un bâtiment ou la croissance des cultures. La technologie a également été testée dans des télécommandes à base de papier qui lisent les changements de courants électriques lorsque le papier est courbé. Les ingénieurs ont également testé la technologie en réalisant des contacts électriques pour les cellules solaires et en sérigraphiant des lignes conductrices sur de la gélatine, un modèle pour les tissus biologiques mous, y compris le cerveau.

"Ce travail rapporte sans chaleur, fabrication ambiante d'interconnexions conductrices métalliques et de traces sur tous types de substrats, " Thuo et une équipe de chercheurs ont écrit dans un article décrivant la technologie récemment publiée en ligne par la revue Matériaux fonctionnels avancés .

Thuo, professeur adjoint de science et d'ingénierie des matériaux à l'Iowa State, un associé du laboratoire Ames du département américain de l'Énergie et co-fondateur de la startup Ames SAFI-Tech Inc. qui commercialise les particules de métal liquide, est l'auteur principal. Les co-auteurs sont Andrew Martin, un ancien premier cycle du laboratoire de Thuo et maintenant un doctorant de l'État de l'Iowa en science et ingénierie des matériaux ; Boyce Chang, un boursier postdoctoral à l'Université de Californie, Berkeley, qui a obtenu son doctorat à l'Iowa State; Zacharie Martin, Dipak Paramanik et Ian Tevis, de SAFI-Tech; Christophe Frankiewicz, un co-fondateur de Sep-All à Ames et un ancien associé de recherche postdoctoral de l'État de l'Iowa; et Souvik Kundu, un étudiant diplômé de l'État de l'Iowa en génie électrique et informatique.

Le projet a été soutenu par des fonds de démarrage universitaire pour établir le laboratoire de recherche de Thuo dans l'État de l'Iowa, La bourse de recherche Black &Veatch de Thuo et une subvention de recherche sur l'innovation dans les petites entreprises de la National Science Foundation.

Thuo a déclaré qu'il avait lancé le projet il y a trois ans en tant qu'exercice pédagogique.

"J'ai commencé avec des étudiants de premier cycle, " dit-il. " J'ai pensé que ce serait amusant d'amener les étudiants à faire quelque chose comme ça. C'est un outil pédagogique vraiment utile car vous n'avez pas besoin de résoudre 2 millions d'équations pour faire de la science sophistiquée."

Et une fois que les élèves ont appris à utiliser quelques outils de traitement des métaux, ils ont commencé à résoudre certains des défis techniques de la flexibilité, électronique en métal.

"Les étudiants ont découvert des manières de traiter le métal et cela a débouché sur un million d'idées, " dit Thuo. " Et maintenant, nous ne pouvons plus nous arrêter. "

Les chercheurs ont donc appris à lier efficacement des traces de métal à tout, des pétales de rose hydrofuges à la gélatine aqueuse. Sur la base de ce qu'ils savent maintenant, Thuo a déclaré qu'il leur serait facile d'imprimer des traces métalliques sur des glaçons ou des tissus biologiques.

Toutes les expérimentations « mettent en évidence la polyvalence de cette approche, " les chercheurs ont écrit dans leur article, "permettant de fabriquer une multitude de produits conducteurs sans endommager le matériau de base."