新技術により、コンクリートの壁や葉など、あらゆる種類の素材に導電性の金属線を印刷できるようになりました。
この技術では、液体金属（今回の場合はビスマス、インジウム、スズの合金であるフィールド金属）を、融点以下の状態で研磨された酸化皮膜の殻の中に閉じ込め、直径約1000万分の1メートルの粒子を作り出します。
研究者が機械的な圧力または化学的な溶解によって殻を破ると、内部の金属が流動して固化し、加熱を伴わない溶接、あるいは今回のように多様な素材上への金属線や導体パターンの印刷が可能になります。
この技術は、建物の構造的健全性や作物の成長を測定するセンサーなど、さまざまな用途に応用できる可能性があります。研究者らはまた、紙製のリモコンにもこの技術を試験的に応用し、紙が曲がった際の電流の変化を読み取れることを確認しました。さらにエンジニアらは、太陽電池の電極を作製することや、脳を含む柔らかい生体組織のモデルであるゼラチン上に導電性の線をスクリーン印刷することでも、この技術を試験しました。
「本研究は、あらゆる種類の基材上に、加熱を伴わず常温で金属製の導電性接続部や配線を作製できることを示すものです」と研究者らは、この技術について説明した論文の中で述べています。掲載誌はAdvanced Functional Materials。
マーティン・トゥオ氏は、アイオワ州立大学の材料科学・工学分野の助教授であり、米国エネルギー省エイムズ研究所の准研究員、そして新技術の事業化を進めるエイムズ発のスタートアップ企業SAFI-Tech Inc.の共同創業者でもあります。同氏によると、このプロジェクトは3年前、教育的な試みとして始めたものだということです。
「これは学部生と一緒に始めたことです」と同氏は語ります。「学生たちにこのようなものを作ってもらうのは楽しいだろうと考えたのです。200万の方程式を解かなくても高度な科学に取り組めるので、非常に有益な教材になります。」
学生たちは、いくつかの金属加工ツールの使い方を習得すると、フレキシブルな金属電子工学が抱える技術的課題の解決に取り組み始めました。
「学生たちは金属を扱う方法を次々と発見し、それが100万もの新しいアイデアへと広がりました」とトゥオ氏は語ります。「そしてもう、この流れを止めることはできません。」
こうして研究者らは、水を弾くバラの花びらや水分を含むゼラチンなど、あらゆる種類の対象に金属配線を効果的に接着する方法を習得しました。現在の知見に基づくと、トゥオ氏は氷キューブや生体組織への金属配線の印刷も容易に行えるだろうと述べています。
すべての実験は「このアプローチの汎用性を際立たせている」と研究者らは論文の中で述べ、「基材を損なうことなく、多数の導電性製品を作製できる」としています。
