Papel convertible en dispositivo electrónico mediante metal líquido

Materiales como el papel y el plástico podrían transformarse en "dispositivos inteligentes" electrónicos utilizando un nuevo y sencillo método para aplicar metal líquido a las superficies.

Científicos chinos han desarrollado una técnica para aplicar un revestimiento de metal líquido a superficies que no se adhieren fácilmente al metal líquido. El método está diseñado para funcionar a gran escala y puede tener aplicaciones en plataformas de pruebas portátiles, dispositivos flexibles y robótica blanda.

"Antes pensábamos que era imposible que el metal líquido se adhiriera tan fácilmente a superficies que no se humedecen, pero aquí puede adherirse a varias superficies sólo ajustando la presión, lo cual es muy interesante", afirma Bo Yuan, científico de la Universidad de Tsinghua y primer autor del estudio, que se publica en la revista 'Cell Reports Physical Science'.

Los científicos que intentan combinar metal líquido con materiales tradicionales se han topado con el obstáculo de la altísima tensión superficial del metal líquido, que le impide adherirse a la mayoría de los materiales, incluido el papel.

Para superar este problema, las investigaciones anteriores se han centrado principalmente en una técnica llamada "impresión por transferencia", que consiste en utilizar un tercer material para unir el metal líquido a la superficie. Pero esta estrategia tiene sus inconvenientes: añadir más materiales puede complicar el proceso y mermar las prestaciones eléctricas, térmicas o mecánicas del producto final.

Para explorar un método alternativo que les permitiera imprimir directamente metal líquido en sustratos sin sacrificar las propiedades del metal, Yuan y sus colegas aplicaron dos metales líquidos distintos (eGaln y BilnSn) a varios sellos de silicona y polímero de silicona, y luego aplicaron distintas fuerzas al frotar los sellos sobre superficies de papel.

"Al principio, era difícil conseguir una adhesión estable del revestimiento de metal líquido sobre el sustrato --explica Yuan--. Sin embargo, después de mucho ensayo y error, finalmente conseguimos los parámetros adecuados para lograr una adhesión estable y repetible".

Descubrieron que frotar el sello recubierto de metal líquido contra el papel con una pequeña cantidad de fuerza permitía que las gotitas de metal se adhirieran eficazmente a la superficie, mientras que aplicar cantidades mayores de fuerza impedía que las gotitas se mantuvieran en su sitio.

A continuación, el equipo dobló el papel recubierto de metal en forma de grulla de papel, demostrando que la superficie podía seguir doblándose como de costumbre una vez finalizado el proceso. Y después de hacerlo, el papel modificado sigue manteniendo sus propiedades habituales.

Aunque la técnica parece prometedora, Yuan apunta que los investigadores aún están averiguando cómo garantizar que el revestimiento de metal líquido permanezca en su sitio una vez aplicado. Por ahora, se puede añadir un material de envasado a la superficie del papel, pero el equipo espera encontrar una solución que no lo requiera.

"Al igual que la tinta húmeda sobre el papel puede limpiarse con la mano, el revestimiento metálico líquido sin envoltorio también puede limpiarse con el objeto que toca al aplicarlo --explica Yuan--. Las propiedades del recubrimiento en sí no se verán muy afectadas, pero los objetos en contacto pueden ensuciarse".

En el futuro, el equipo también planea desarrollar el método para que pueda utilizarse para aplicar metal líquido a una mayor variedad de superficies, incluidas las metálicas y las cerámicas. "También pensamos construir dispositivos inteligentes con materiales tratados con este método", avanza Yuan.