基於液態金屬的柔性可自愈電路

2020-12-03 科技報告與資訊

最近,卡內基梅隆大學(CMU)的研究團隊在可穿戴電子產品和其他軟機器方面取得了重要進展,最近發表的兩篇論文對這一進展進行了詳細描述。

此前在2018年,機械工程副教授Majidi和他的團隊創造了一種能夠電自愈的電路,也就是說,即使在主路被切斷或損壞後,它也能繼續工作。現在,他們開發了一種用液態金屬製成的材料,也能夠物理修復損傷。當兩塊電氣液態金屬複合材料放在一起時,它們可以像皮膚被割傷後癒合一樣融合在一起,這種創新使電路能夠承受更多的損傷。

Carmel Majidi的軟機器實驗室(SML)利用一種由鎵和銦合金製成的液態金屬實現了這個創新電路。作者說,這種金屬比汞等其他液態金屬更安全。這些發現使得該技術可以擴展到其他聚合物,包括凝膠。用液態金屬製成的電路可以被擦除和重新繪製,使其具有很強的適應性。

這些新材料還可以進行3D列印。機械工程教授Sarah Bergbreiter與SML合作,使用新的製造工藝列印這些材料。創建這些自修復和可重寫電路的3D結構將廣泛擴大應用範圍。

其中一個應用是能量收集。可以利用兩個表面之間的接觸產生的電來產生能量。例如,當用氣球摩擦頭髮時,電會讓它豎起來。同樣的原理也可以應用到可穿戴電子產品上,讓它們從人體運動中收集能量。

當Majidi的團隊將這種材料添加到一條運動短褲中時,他們能夠從穿戴者的運動中收集足夠的能量,為帶數字顯示器的溼度溫度計傳感器(一種小型的可穿戴計算設備)供電。

作者表示,這項研究的用途可包括生物啟發機器人、人機互動、可穿戴計算和太陽能電池。這些軟機器人將具有高度的適應性和耐用性,可以實現廣泛的應用。

這篇題為《Controlled Assembly of Liquid Metal Inclusions as a General Approach for Multifunctional Composites 》的論文發表在《Advanced Materials》上,標題為《Ultrastretchable, Wearable Triboelectric Nanogenerator Based on Sedimented Liquid Metal Elastomer Composite》的論文發表在《Advanced Materials Technologies》上。

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