东方时讯网近年来，工程师和材料科学家一直在努力寻找特别有前途的材料，用于制造不同形状和尺寸的柔性电子产品。最终，这些电子产品可以集成到可穿戴设备(例如，智能手表和监测生物信号的医疗设备)、软机器人和其他系统中。
在可用于制造可拉伸电子设备的多种材料中，有基于镓合金的液态金属，它们本质上是包含镓的金属混合物。液态镓合金本质上具有流动性和高导电性，这是制造软电子或柔性电子产品的两个有利特性。
然而，迄今为止，事实证明使用任何液态金属构建三维(3D)电路都具有挑战性。这限制了可以使用液态镓合金创建的可能结构，阻碍了它们在创建柔软且可拉伸的电子设备方面的广泛使用。
哈尔滨工业大学和中国科学院的研究人员最近使用液态镓-铟合金制造了具有3D电路的柔性电子设备。他们发表在NatureElectronics上的论文确定了一种具有适合开发柔性电子产品的品质的镓合金，包括固态-液态相变、机械强度和良好的可塑性。
“我们表明，通过利用液态金属的固-液相变和塑性变形，镓-铟合金可用于制造具有3D电路的柔性电子产品，”GuoqiangLi和他的同事在他们的论文中写道。
为了使用他们的镓-铟合金Ga10In制造柔性电子产品，研究人员首先将大块合金样品冷却至低温。这个过程使他们能够将材料塑造成实心金属线和板材。
“固态但可塑性变形的合金线在低温(低于15摄氏度)下成型为电路并封装在弹性体中，然后被加热到高于其熔化温度，”李和他的同事在他们的论文中解释道。“随后，过冷效应使合金能够在很宽的温度范围内保持液态，包括低于熔点。”
通过将预制液态金属结构封装在弹性体中并将其加热到22.7摄氏度以上，该团队确保这些结构恢复了流动性。该过程产生了一种可导电的可拉伸液态金属，因此可用于制造柔性电子元件。
“我们使用该技术制造高灵敏度应变传感器、用于集成发光二极管(LED)阵列的三维互连拱形结构，以及用于监测手指运动的三维可穿戴传感器和多层柔性电路板，”研究人员在他们的论文中写道。
在最初的测试中，李和他的同事创造的合金结构被证明对柔性电子产品的发展非常有利。为了展示它们在电子产品中的潜在应用，该团队使用这些结构来创建各种电子产品，包括应变传感器、用于集成LED的互连以及用于监控手指运动的电子系统。
未来，新提出的创建基于镓-铟合金的柔性电子产品的策略可用于制造基于其他合金和材料的类似液态金属结构。此外，李和他的同事创造的合金结构很快就会被用于制造可拉伸的电子产品，包括可穿戴设备和软机器人系统的组件。