Университет Южной Калифорнии | Хангбо Чжао | Капиллярная холодная сварка жидким металлом

Докладчик: Ханбо Чжао Компания: Университет Южной Калифорнии Мероприятие: Future of Electronics RESHAPED USA 2026 Место проведения: Музей компьютерной истории, Маунтин-Вью, Калифорния, США Организатор: TechBlick Даты проведения: 10-11 июня 2026 г. Ссылка: https://www.techblick.com/electronicsreshapedusa-26 Следующее мероприятие: Подробнее здесь https://www.techblick.com/ Краткое содержание ролика: Для создания тонкого, высокопроводящего слоя жидкого металла исследователи сначала получают частицы жидкого металла с помощью стандартной ультразвуковой обработки. Поскольку эти частицы естественным образом образуют непроводящую наноразмерную оксидную пленку, электростатические заряды вводятся как в частицы, так и в принимающую подложку. Возникающее электростатическое притяжение притягивает частицы к подложке, образуя самоограничивающийся однослойный слой, который можно наносить многократно. После удаления подложки из раствора испарение растворителя создает мощную капиллярную силу в несколько сотен наноньютонов. Эта сила является доминирующим механизмом разрушения оксидных пленок частиц, позволяя им соединяться внутри в процессе, происходящем при комнатной температуре и называемом холодной сваркой. Исследователи подтвердили этот механизм, используя зонд атомно-силового микроскопа для разрушения отдельной частицы, доказав, что сила, необходимая для разрушения оксидной пленки, соответствует величине капиллярной силы, возникающей во время испарения. Полное резюме: Ханбо Чжао из Университета Южной Калифорнии представляет исследование растяжимой электроники на основе жидких металлов, предназначенной для взаимодействия с мягкими системами, такими как биологические ткани и мягкие роботы. Жидкие металлы на основе галлия являются идеальными растяжимыми проводниками благодаря высокой теплопроводности, низкому давлению пара, текучести, стабильности и нетоксичности. Однако создание их рисунка с микроскопическим разрешением представляет собой сложную задачу из-за высокого поверхностного натяжения и тонкой оксидной пленки. Для решения этой проблемы команда Чжао разработала процесс жидкостной самосборки, в котором частицы жидкого металла, полученные с помощью ультразвуковой обработки, притягиваются к подложке с помощью электростатических зарядов. После извлечения подложки из раствора испарение создает сильную капиллярную силу, которая разрушает оксидную пленку, соединяя частицы внутри при комнатной температуре посредством процесса, называемого холодной сваркой. Модифицируя химический состав раствора, например, добавляя уксусную кислоту для истончения оксидной пленки, команда может контролировать процесс самосборки для достижения электропроводности того же порядка величины, что и у объемного жидкого металла. Они используют трансферную печать с подложки, созданной по шаблону, на силиконовый эластомер для создания микроскопических узоров с шириной линий всего пять микрон и толщиной от двух до трех микрон, процесс, который может быть масштабирован до создания узоров на уровне пластин. При растяжении эта пленка из частиц жидкого металла может выдерживать деформацию до 1300% до разрушения подложки. Уникальность заключается в том, что сопротивление пленки очень мало изменяется при растяжении — десятикратное растяжение увеличивает сопротивление лишь в несколько раз — потому что деформация заставляет частицы деформироваться, разрушаться и образовывать более взаимосвязанную проводящую сеть. Исследователи продемонстрировали несколько применений этой технологии, включая высокообратимый емкостной датчик деформации с низким гистерезисом и массивы микроэлектродов высокой плотности. Они интегрировали эти устройства в тонкие силиконовые баллонные катетеры, которые могут расширяться без изменения их внутренних механических свойств под воздействием датчика. В сотрудничестве с кардиологами они поместили эти баллонные катетеры с микроэлектродами внутрь эксплантированного бьющегося человеческого сердца, предоставленного для исследований. Надувая баллон для установления тесного контакта с сердечной тканью, они успешно провели пространственно-временное картирование сердца для обнаружения аномальной активности, получив сигналы, которые точно соответствуют сигналам коммерческих электродов ЭКГ. Ключевые слова: #ЖидкиеМеталлическиеМикрочастицы, #ЭлектростатическаяСамоорганизация, #КапиллярнаяХолоднаяСварка, #РазрывОкисленнойОболочки, #ГибкаяЭлектроника, #ПечатнаяЭлектроника