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Nov 29, 2023

Cientistas revelam revestimento de metal líquido que dá ao papel uma mente própria

dinn/iStock Ao assinar, você concorda com nossos Termos de Uso e Políticas. Você pode cancelar a assinatura a qualquer momento. Você já viu vídeos de origami onde o efeito stop-motion faz o papel parecer dobrado?

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Você já viu vídeos de origami em que o efeito stop-motion faz com que o papel pareça estar se dobrando sozinho em lindas formas? Cientistas da Universidade Tsinghua, na China, fizeram um avanço no campo dos materiais inteligentes que podem tornar isto uma realidade.

A equipe desenvolveu um novo revestimento de metal líquido que pode transformar papel comum em dispositivos autoadesivos capazes de conduzir calor e eletricidade. Embora o metal líquido seja usado em circuitos e sensores vestíveis, a possibilidade de ser um revestimento tem sido inexplorada até agora.

Os pesquisadores formularam com sucesso uma liga líquida e a aplicaram ao papel por meio de uma técnica de estampagem, eliminando a necessidade de adesivos. Isso abre novas possibilidades para a criação de objetos inteligentes leves e flexíveis e robôs flexíveis que podem operar de forma autônoma em vários ambientes. O estudo, publicado na revista Cell Reports Physical Science, examina o potencial do metal líquido como revestimento e suas diversas aplicações.

A equipe, liderada por Bo Yuan, da Universidade de Tsinghua, na China, fez experiências com diferentes combinações de ligas para testar a adesão do revestimento de metal líquido. Eles compararam uma liga de índio/gálio (eGaIn) com uma liga de bismuto, índio e óxido de estanho (BiInSn) e descobriram que esta última oferecia adesão e estabilidade superiores.

Ao contrário do eGaIn, o BiInSn não oxida quando exposto ao ar, garantindo uma adesão que não depende de uma película de óxido. Além disso, o BiInSn sendo sólido à temperatura ambiente e com um ponto de fusão mais alto oferece outra vantagem em não se tornar líquido em temperaturas abaixo de 144° Fahrenheit (62° graus).

“Precisávamos garantir que a adesão do metal líquido fosse uniforme em grande escala em diferentes papéis e manter a estabilidade do revestimento”, disse Bo Yuan à Ars Technica. “Para resolver esses problemas, alteramos a pressão aplicada no carimbo e também a velocidade de fricção utilizada nos experimentos e finalmente encontramos os parâmetros mais adequados.”

A equipe dobrou papel revestido de metal líquido em cubos de origami e observou que eles eram capazes de se desdobrar e redobrar de forma autônoma, graças à natureza autoadesiva do revestimento. Além disso, as estruturas 3D utilizando pedaços individuais de papel revestido de metal mantiveram a sua forma sem quaisquer agentes de ligação adicionais.

O revestimento metálico, projetado para ser facilmente removido, permite a reciclagem e o uso repetido sem afetar o papel subjacente.

Bo Yuan e sua equipe esperam encontrar um revestimento que mantenha sua adesão depois de solidificado. Eles acreditam que a tinta spray biologicamente correta baseada nesta tecnologia poderia revolucionar as embalagens com caixas que poderiam abrir e fechar sozinhas; e saúde, com curativos que saem sem deixar careca na pele.

Robôs macios equipados com revestimento de metal líquido podem facilitar a navegação em terrenos desafiadores, com autoadesão permitindo que eles se dobrem ou desdobrem conforme necessário e se aventurem em áreas impróprias para rovers maiores.

Este estudo representa um avanço significativo na pesquisa de materiais inteligentes. “Utilizando nosso método, é possível criar rapidamente materiais inteligentes com boa condutividade térmica e elétrica, bem como capacidade de ajuste de rigidez”, acrescentou Yuan. “Acho que este método pode fornecer uma nova rota para projetar exploradores espaciais.”

Resumo do estudo

A introdução do papel e do origami na indústria e na vida cotidiana tem sido uma marca registrada da civilização humana. No entanto, o desempenho do origami é limitado pelas propriedades dos materiais constituintes, incluindo flexão a longo prazo, condutividade elétrica e térmica. Aqui, relatamos um novo método para aderir diretamente metal líquido a substratos não umectantes em larga escala, permitindo a regulação das propriedades mecânicas e elétricas do papel aprimorado, controlando a força aplicada durante a fabricação. O mecanismo de adesão entre diferentes metais líquidos (eGaIn e BiInSn) e substratos não umectantes através da força é explicado. Além disso, estruturas multifuncionais de origami baseadas no papel aprimorado podem alternar entre vários modos de deformação e incluir uma antena com memória de forma para receber e transmitir sinais eletromagnéticos. Este trabalho oferece uma abordagem generalizada para o desenvolvimento de papel multifuncional para aplicações em plataformas de testes vestíveis, dispositivos flexíveis e robótica suave.