Projekt

By działać, miekkie roboty muszą być zbudowane z miękkiej elektroniki, która byłaby mechanicznie podobna do tkanki ludziej. Materiały mogą być zbudowane z hydrożeli, przewodzących polimerów czy materiałów kompozytowych, gdzie nieprzewodzący “plastik” jest wymieszany z przewodzącymi komponentami. Niestety dodatek litych dodatków drastycznie zwiększa sztywność i twardość materiału. Ciekłe metale, takie jak eutektyczny stop galu i indu (EGaIn) zyskały ostatnio popularność jako przewodzące wypełnienie. W przeciwieństwie do konwencjonalnego litego wypełnienia, ciekłe metale są miękkie i deformowalne, a co za tym idzie bardziej kompatybilne mechaniczne z ludzką tkanką. Co ważne, ciekłe metale na bazie galu są również nietoksyczne co drastycznie odróżnia je od rtęci. Mogą być użyte do sporządzenia rozciągliwej elektroniki oraz elektroniki odzieżowej, która dostosowuje się do nieregularnych kształtów. Zazwyczaj, kompozyty na bazie ciekłych metali tworzy się przez zwykłe mechaniczne mieszanie, np. z ciekłym prekursorem gumy, np. poliuretanem czy silikonem, a następnie sieciowaniu. Podczas mieszania ciekłe metale tworzą mikro- i nanokrople otoczone natywnym nieprzewodzącym tlenkiem galu. Bezpośrednio po syntezie, te materiały nie przewodzą prądu nawet gdy zawartość ciekłego metalu przekracza objętościowo 50%. Przewodnictwo jest uzyskiwane poprzez bodziec mechaniczny (nacisk) lub termiczny (grzanie), co uszkadza tlenkowe otoczki a krople łączą się. Duża zawartość EGaIn’u jest konieczna, co niestety jest nieekonomiczne. Ciekłe metale mogą być również nadrukowane na płaską powierzchnię by utworzyć przewodzące ścieżki, ale ciekły metal może po dłuższym czasie wyciekać co prowadzi co zmniejszającego przewodnictwa. Dlatego, kontrola nad morfologią sieci ciekłego metalu w materiale jest bardzo wskazana. Separacja mikrofazowa jest zjawiskiem znanym dla kopolimerów blokowych o niekompatybilnych segmentach (np. hydrofilowe i hydrofobowe segmenty). Niepołączone segmenty normalnie by nie mieszały się, ale z powodu połączenia chemicznego są zmuszone do samoorganizacji w szereg morfologii, np. lamelarnych lub cylindrycznych. Te morfologie są zależne od stosunku długości tych segmentów oraz ich wzajemnej kompatybilności. W zasadzie ta samoorganizacja mogłaby być użyta do kierowanej lokalizacji kropli ciekłych metali. Z drugiej strony deformowalność kropli może spowodować powstanie bogatych struktur morfologicznych, które będą szczegółowo scharakteryzowane w ramach tego projektu. Stworzone materiały będą zbadane pod kątem wykorzystania jako bioelektrody czy sztuczne mięśnie.