工程师使用无热技术制作柔性电子产品

爱荷华州立大学的Martin Thuo和Ames实验室点击了他的一个研究项目的照片库。

这个怎么样?有一朵玫瑰，金属痕迹印在精致的花瓣上。或这个?卷曲的纸张，带有灵活的可编程LED显示屏。也许这个?一个明胶圆筒，顶部印有金属痕迹。

所有这些照片都展示了Thuo及其研究小组开发的过冷金属技术的最新应用。该技术的特点是液态金属(在这种情况下是Field的金属，铋，铟和锡的合金)被困在熔点以下的抛光氧化物壳中，产生大约百万分之一米的颗粒。

当外壳破碎时 - 机械压力或化学溶解 - 内部金属流动并固化，形成无热焊接，或者在这种情况下，在各种材料上印刷导电，金属线和痕迹，从混凝土墙上的所有东西到一片叶子。

这可能具有各种应用，包括用于测量建筑物结构完整性或作物生长的传感器。该技术还在基于纸张的遥控器中进行了测试，该遥控器读取纸张弯曲时的电流变化。工程师还通过制造太阳能电池的电触点和在明胶上丝网印刷导线来测试该技术，明胶是包括大脑在内的软生物组织的模型。

“这项工作报告了金属导电互连的无热，环境制造以及所有类型基板上的痕迹，”Thuo和一组研究人员在一篇描述最近由Advanced Functional Materials杂志在线发表的技术的论文中写道。

爱荷华州的材料科学与工程助理教授，能源部艾姆斯实验室的合伙人，以及Ames创业公司SAFI-Tech Inc.的联合创始人，该公司将液态金属颗粒商业化，是第一作者。共同作者是Andrew Martin，他曾是Thuo实验室的本科生，现在是爱荷华州材料科学与工程博士生; Boyce Chang，加州大学伯克利分校的博士后研究员，在爱荷华州获得博士学位; SAFI-Tech的Zachariah Martin，Dipak Paramanik和Ian Tevis; Christophe Frankiewicz，Ames的Sep-All联合创始人，前爱荷华州博士后研究员; 和索维克昆都，爱荷华州电气和计算机工程研究生。

该项目得到了大学创业基金的支持，在爱荷华州建立了Thuo的研究实验室，Thuo的Black&Veatch教师奖学金和科学基金会小方业创新研究基金。

Thuo说他三年前作为一项教学活动启动了这个项目。

“我是从本科生开始的，”他说。“我认为让学生做这样的事情会很有趣。这是一个非常有益的教学工具，因为你不需要解决200万个方程来完成复杂的科学研究。”

一旦学生学会使用一些金属加工工具，他们就开始解决柔性金属电子设备的一些技术挑战。

“学生们发现了处理金属的方法，并且发展成为一百万个想法，”Thuo说。“现在我们不能停下来。”

因此，研究人员已经学会了如何有效地将金属痕迹粘合到从防水玫瑰花瓣到水性明胶的各种物质上。根据他们现在所知，Thuo说他们很容易在冰块或生物组织上印刷金属痕迹。

研究人员在他们的论文中写道，所有实验都“突出了这种方法的多功能性”，“允许制造多种导电产品，而不会损坏基材。”

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