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Nov 29, 2023

Des scientifiques révèlent un revêtement métallique liquide qui donne au papier son propre esprit

dinn/iStock En vous abonnant, vous acceptez nos conditions d'utilisation et nos politiques. Vous pouvez vous désinscrire à tout moment. Avez-vous vu des vidéos d'origami où l'effet stop-motion donne l'impression que le papier se plie

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Avez-vous vu des vidéos d'origami dans lesquelles l'effet stop-motion donne l'impression que le papier se plie tout seul pour prendre de belles formes ? Des scientifiques de l’Université Tsinghua en Chine ont réalisé une percée dans le domaine des matériaux intelligents qui pourrait faire de ce projet une réalité.

L’équipe a développé un nouveau revêtement métallique liquide capable de transformer le papier ordinaire en gadgets autocollants capables de conduire la chaleur et l’électricité. Bien que le métal liquide soit utilisé dans les circuits et les capteurs portables, la possibilité qu’il s’agisse d’un revêtement était jusqu’à présent inexplorée.

Les chercheurs ont réussi à formuler un alliage liquide et à l’appliquer sur du papier à l’aide d’une technique d’estampage, éliminant ainsi le besoin d’adhésifs. Cela ouvre de nouvelles possibilités pour créer des objets intelligents légers et flexibles et des robots logiciels capables de fonctionner de manière autonome dans divers environnements. L'étude, publiée dans la revue Cell Reports Physical Science, examine le potentiel du métal liquide en tant que revêtement et ses diverses applications.

L'équipe, dirigée par Bo Yuan de l'Université Tsinghua en Chine, a expérimenté différentes combinaisons d'alliages pour tester l'adhérence du revêtement de métal liquide. Ils ont comparé un alliage d'indium/gallium (eGaIn) avec un alliage d'oxyde de bismuth, d'indium et d'étain (BiInSn) et ont découvert que ce dernier offrait une adhérence et une stabilité supérieures.

Contrairement à eGaIn, BiInSn ne s'oxyde pas lorsqu'il est exposé à l'air, garantissant ainsi une adhérence qui ne dépend pas d'un film d'oxyde. De plus, BiInSn étant solide à température ambiante et ayant un point de fusion plus élevé, il offre un autre avantage en ne devenant pas liquide à des températures inférieures à 144° Fahrenheit (62° degrés).

"Nous devions garantir que l'adhérence du métal liquide soit uniforme à grande échelle sur différents papiers et maintenir la stabilité du revêtement", a déclaré Bo Yuan à Ars Technica. "Pour résoudre ces problèmes, nous avons modifié la pression appliquée sur le tampon ainsi que la vitesse de frottement utilisée dans les expériences et avons finalement trouvé les paramètres les plus adaptés."

L'équipe a plié du papier enduit de métal liquide en cubes d'origami et a observé qu'ils pouvaient se déplier et se replier de manière autonome, grâce à la nature auto-adhésive du revêtement. De plus, les structures 3D utilisant des morceaux individuels de papier métallisé ont conservé leur forme sans aucun liant supplémentaire.

Le revêtement métallique, conçu pour être facilement décollé, permet un recyclage et une utilisation répétée sans affecter le papier sous-jacent.

Bo Yuan et son équipe ont hâte de trouver un revêtement qui conserve son adhérence une fois solidifié. Ils pensent que les bombes de peinture bio-responsables basées sur cette technologie pourraient révolutionner l'emballage avec des boîtes qui pourraient s'ouvrir et se fermer d'elles-mêmes ; et les soins de santé, avec des bandages qui s'enlèvent sans laisser de calvitie sur votre peau.

Les robots souples équipés d'un revêtement en métal liquide pourraient faciliter la navigation sur des terrains difficiles, l'auto-adhérence leur permettant de se plier ou de se déplier selon les besoins et de s'aventurer dans des zones impropres aux plus grands rovers.

Cette étude représente une avancée significative dans la recherche sur les matériaux intelligents. "En utilisant notre méthode, on peut créer rapidement des matériaux intelligents avec une bonne conductivité thermique et électrique ainsi qu'une capacité de rigidité réglable", a ajouté Yuan. "Je pense que cette méthode pourrait ouvrir une nouvelle voie pour concevoir des explorateurs spatiaux."

Résumé de l'étude

L’introduction du papier et de l’origami dans l’industrie et dans la vie quotidienne est une marque de la civilisation humaine. Cependant, les performances de l'origami sont limitées par les propriétés des matériaux constitutifs, notamment la flexion à long terme et la conductivité électrique et thermique. Nous rapportons ici une nouvelle méthode permettant d'adhérer directement à grande échelle du métal liquide sur des substrats non mouillants, permettant de réguler les propriétés mécaniques et électriques du papier amélioré en contrôlant la force appliquée pendant la fabrication. Le mécanisme d'adhésion entre différents métaux liquides (eGaIn et BiInSn) et des substrats non mouillants par la force est expliqué. De plus, les structures d'origami multifonctionnelles basées sur le papier amélioré peuvent basculer entre plusieurs modes de déformation et comprennent une antenne à mémoire de forme pour recevoir et transmettre des signaux électromagnétiques. Ce travail propose une approche généralisée pour développer du papier multifonctionnel pour des applications dans les plates-formes de test portables, les dispositifs flexibles et la robotique douce.