دانشمندان آلیاژی مایع خلق کرده‌اند که کاغذ معمولی را هوشمند می‌کند

آیا ویدیوهای اوریگامی را دیده‌اید که در آن‌ها افکت استاپ موشن باعث می‌شود این طور به نظر برسد که کاغذ خودبه‌خود تا شده و به شکل‌های زیبایی در می‌آید؟ دانشمندان دانشگاه چینهوا (Tsinghua) چین به پیشرفتی در زمینه مواد هوشمند دست یافته‌اند که ممکن است این موضوع را به واقعیت تبدیل کند.

این تیم یک پوشش فلزی مایع خلق کرده که می‌تواند کاغذ معمولی را به ابزارهای خودمتصل‌شونده‌ای تبدیل کند که قادر به انتقال گرما و الکتریسیته هستند. اگرچه فلز مایع در مدارها و حسگرهای پوشیدنی بکار می‌رود اما تاکنون کسی از آن به عنوان پوشش استفاده نکرده بود.

محققان با موفقیت یک آلیاژ مایع را فرموله کرده‌اند و با استفاده از تکنیک مهرزنی و بدون نیاز به چسب، آن را بر روی کاغذ بکار گرفتند. این امر فرصت‌های جدیدی را برای ساخت اشیا هوشمند سبک وزن و انعطاف پذیر و ربات‌های نرمی که می‌توانند به طور مستقل در محیط‌های مختلف کار کنند، ایجاد می‌کند. این مطالعه که در نشریه Cell Reports Physical Science چاپ شده، پتانسیل فلز مایع را به عنوان یک پوشش و کاربردهای مختلف آن بررسی می‌کند.

این تیم به رهبری بو یوان (Bo Yuan)، ترکیبات آلیاژی مختلفی را برای بررسی میزان چسبندگی فلز مایع به عنوان پوشش، آزمایش کردند. آن‌ها یک آلیاژ ایندیوم و گالیوم (eGaIn) را با آلیاژی از بیسموت، ایندیوم و اکسید قلع (BiInSn) مقایسه کردند و فهمیدند دومی چسبندگی و پایداری بالاتری دارد.

برخلاف eGaIn، آلیاژ BiInSn هنگامی که در معرض هوا قرار می‌گیرد اکسید نمی‌شود و چسبندگی آن به یک لایه اکسیدی وابسته نیست. علاوه‌برآن، BiInSn با جامد بودن در دمای اتاق و داشتن نقطه ذوب بالاتر، در دمای زیر 62 درجه به مایع تبدیل نمی‌شود و این خود مزیت دیگری برای این آلیاژ است.

بو یوان، رهبر این تحقیقات گفت:

ما باید اطمینان حاصل کنیم که چسبندگی فلز مایع در مقیاس بزرگ روی کاغذهای مختلف یکنواخت باشد و پایداری پوشش نیز حفظ شود. برای حل این مشکلات، ما فشار روی مهر و همچنین سرعت مالش در تست‌ها را تغییر دادیم و در نهایت مناسب‌ترین پارامترها را پیدا کردیم.

این تیم کاغذهایی که پوشش آلیاژ مایع را داشتند را به فرم مکعب‌های اوریگامی تا کردند و مشاهده کردند که آن‌ها می‌توانند به لطف ماهیت خود چسبنده‌ای که دارند، به صورت مستقل باز و تا شوند. علاوه‌ بر این، تکه‌های کاغذی که روکش آلیاژی داشتند توانستند بدون هیچ عمل چسبنده اضافی، ساختار سه بعدی خود را حفظ نمایند.

پوشش آلیاژی به گونه‌ای طراحی شده است که به راحتی کنده می‌شود که این ویژگی امکان بازیافت و استفاده دوباره از آن را بدون تاثیری بر کاغذ زیرش فراهم می‌کند.

بو یوان و تیمش به دنبال پوششی می‌گردند که پس از جامد شدن همچنان چسبندگی خود را حفظ کند. آن‌ها باور دارند که اسپری‌های رنگ دوستدار محیط زیست که با این فناوری ساخته شده باشند می‌توانند در ساخت بسته بندی‌هایی بکار روند که می‌توانند خودبه‌خود باز و بسته شوند. همچنین با این تکنولوژی می‌توان باندهایی ساخت که بدون بجا گذاشتن اثری، از پوست جدا شوند.

ربات‌های نرم مجهز به پوشش آلیاژ مایع می‌توانند حرکت در مسیرهای چالش برانگیز را ساده‌تر کنند. آن‌ها با قابلیت خودچسبندگی که دارند می‌توانند در صورت نیاز باز یا تا شده و تغییر شکل دهند تا در مناطقی که برای مریخ نوردهای بزرگتر مناسب نیستند، قدم بر دارند.

این مطالعه نشان‌دهنده پیشرفت قابل توجهی در تحقیقات مواد هوشمند است. بو یوان گفت:

با استفاده از روش ما، می‌توان به سرعت مواد هوشمندی با رسانایی الکتریکی و حرارتی خوب و همچنین میزان سختی تنظیم پذیر ایجاد کرد. من فکر می‌کنم که این روش می‌تواند راه جدیدی را برای طراحی کاوشگران فضایی فراهم کند.

منبع: Interestingengineering