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Nov 29, 2023

Los científicos revelan un recubrimiento de metal líquido que le da al papel vida propia

dinn/iStock Al suscribirte, aceptas nuestros Términos de uso y políticas. Puedes cancelar la suscripción en cualquier momento. ¿Has visto videos de origami donde el efecto stop-motion hace que el papel parezca estar doblado?

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¿Has visto vídeos de origami en los que el efecto stop-motion hace que el papel parezca plegarse por sí solo formando hermosas formas? Los científicos de la Universidad de Tsinghua en China han logrado un gran avance en el campo de los materiales inteligentes que podría hacer esto realidad.

El equipo desarrolló un nuevo recubrimiento de metal líquido que puede transformar el papel común en dispositivos autoadhesivos capaces de conducir calor y electricidad. Aunque el metal líquido se utiliza en circuitos y sensores portátiles, hasta ahora no se ha explorado la posibilidad de que sea un recubrimiento.

Los investigadores formularon con éxito una aleación líquida y la aplicaron al papel mediante una técnica de estampado, eliminando la necesidad de adhesivos. Esto abre nuevas posibilidades para crear objetos inteligentes ligeros y flexibles y robots blandos que puedan funcionar de forma autónoma en diversos entornos. El estudio, publicado en la revista Cell Reports Physical Science, examina el potencial del metal líquido como recubrimiento y sus diversas aplicaciones.

El equipo, dirigido por Bo Yuan de la Universidad Tsinghua en China, experimentó con diferentes combinaciones de aleaciones para probar la adhesión del recubrimiento de metal líquido. Compararon una aleación de indio/galio (eGaIn) con una aleación de bismuto, indio y óxido de estaño (BiInSn) y descubrieron que esta última ofrecía una adhesión y estabilidad superiores.

A diferencia de eGaIn, BiInSn no se oxida cuando se expone al aire, lo que garantiza una adhesión que no depende de una película de óxido. Además, el hecho de que el BiInSn sea sólido a temperatura ambiente y tenga un punto de fusión más alto ofrece otra ventaja al no volverse líquido a temperaturas inferiores a 144° Fahrenheit (62° grados).

"Necesitábamos garantizar que la adhesión del metal líquido fuera uniforme a gran escala en diferentes papeles y mantener la estabilidad del recubrimiento", dijo Bo Yuan a Ars Technica. "Para resolver estos problemas, cambiamos la presión aplicada sobre el sello así como la velocidad de frotamiento utilizada en los experimentos y finalmente encontramos los parámetros más adecuados".

El equipo dobló papel recubierto de metal líquido en cubos de origami y observó que podían desplegarse y plegarse de forma autónoma, gracias a la naturaleza autoadhesiva del recubrimiento. Además, las estructuras 3D que utilizaban piezas individuales de papel recubierto de metal mantuvieron su forma sin ningún agente aglutinante adicional.

El revestimiento metálico, diseñado para desprenderse fácilmente, permite el reciclaje y el uso repetido sin afectar el papel subyacente.

Bo Yuan y su equipo esperan encontrar un recubrimiento que mantenga su adhesión una vez solidificado. Creen que la pintura en aerosol bioamigable basada en esta tecnología podría revolucionar el embalaje con cajas que pudieran abrirse y cerrarse por sí solas; y atención sanitaria, con vendajes que se desprenden sin dejar calva en la piel.

Los robots blandos equipados con el recubrimiento de metal líquido podrían facilitar la navegación por terrenos desafiantes, con una autoadhesiva que les permitiría plegarse o desplegarse según sea necesario y aventurarse en áreas no aptas para rovers más grandes.

Este estudio representa un avance significativo en la investigación de materiales inteligentes. "Utilizando nuestro método, se pueden crear rápidamente materiales inteligentes con buena conductividad térmica y eléctrica, así como capacidad de rigidez ajustable", añadió Yuan. "Creo que este método puede proporcionar una nueva ruta para diseñar exploradores espaciales".

Resumen del estudio

La introducción del papel y el origami en la industria y la vida cotidiana ha sido un sello distintivo de la civilización humana. Sin embargo, el rendimiento del origami está limitado por las propiedades de los materiales que lo componen, incluida la flexión a largo plazo y la conductividad eléctrica y térmica. Aquí, presentamos un nuevo método para adherir directamente metal líquido sobre sustratos no humectantes a gran escala, lo que permite la regulación de las propiedades mecánicas y eléctricas del papel mejorado mediante el control de la fuerza aplicada durante la fabricación. Se explica el mecanismo de adhesión entre diferentes metales líquidos (eGaIn y BiInSn) y sustratos no humectantes mediante fuerza. Además, las estructuras de origami multifuncionales basadas en el papel mejorado pueden cambiar entre varios modos de deformación e incluyen una antena con memoria de forma para recibir y transmitir señales electromagnéticas. Este trabajo ofrece un enfoque generalizado para desarrollar papel multifuncional para aplicaciones en plataformas de prueba portátiles, dispositivos flexibles y robótica blanda.