Oggi parliamo di Metal Gel™ con Andrea Olvera-Gonzalez di Liquid Wire. Liquid Wire è un'azienda relativamente nuova che sviluppa circuiti avanzati in fase fluida per l'elettronica flessibile ed estensibile. Come forse saprete leggendo questo blog, noi di Indium Corporation siamo grandi fan dell'elettronica estensibile. Scopriamone di più!
Jim: Ciao Andrea. Grazie per il tempo dedicatoci oggi. Mi chiedevo se potessi spiegare ai lettori cos'è il Metal Gel.
Andrea: Metal Gel è un materiale composto dalla nota lega eutettica liquida Gallio-Idio-Stagno, modificata con una microstruttura di ossido e additivi proprietari. Si tratta di un vero e proprio gel reologico con la componente liquida costituita interamente da metallo. Questo lo rende un ottimo conduttore anche se rimane in fase liquida a temperature di esercizio industriali. Il Metal Gel ha una consistenza simile al burro di arachidi e non si secca mai. Ciò significa che non può rompersi e che il conduttore scorre insieme a qualsiasi superficie su cui viene stampato. Sviluppiamo processi per incollare il Metal Gel a una varietà di substrati in modo che sia completamente incapsulato. Il comportamento fluido ad alta viscosità consente alle tracce conduttive risultanti di mantenere un'eccellente conduttività elettrica anche quando vengono ripetutamente flesse o allungate fino a diverse volte la loro lunghezza originale. La microstruttura dell'ossido aumenta la viscosità e lega il fluido, evitando perdite. Si tratta di un materiale davvero interessante, che consente di utilizzare molte tecniche tradizionali di produzione di PCB per la realizzazione di circuiti in metallo liquido, con il vantaggio di non dover ricorrere a una fase di saldatura ad alto calore.
Jim: Ha parlato di circuiti in fase fluida; come li producete?
Andrea: Nonostante le ottime proprietà dei materiali, si è sempre ritenuto che i circuiti realizzati con metalli in fase liquida fossero troppo difficili da produrre con un processo ad alto volume e ad alta resa. Grazie alla regolazione reologica personalizzata, possiamo stampare direttamente su una serie di plastiche, gomme e tessuti non tessuti comuni. Utilizzando l'incisione laser e l'applicazione diretta del Metal Gel, possiamo costruire livelli successivi di circuiti Metal Gel in strati laminati di film plastici comuni utilizzati nell'industria dell'abbigliamento e dell'elettronica. Si tratta di un processo abbastanza semplice in cui il Metal Gel è l'unico conduttore per tutto il percorso, dalle interconnessioni ai vial interstrato fino all'attacco dei componenti. Questo sistema è elegante perché non richiede fasi di polimerizzazione multiple o punti infragiliti come quelli che si trovano nelle soluzioni di inchiostro conduttivo. Attualmente ci concentriamo su circuiti multistrato lavorati a pannello con dimensioni delle caratteristiche fino a 300 micron e dimensioni massime fino a 25 cm di lato. Nella ricerca e sviluppo ci stiamo spingendo verso risoluzioni sempre più piccole e stiamo sviluppando strumenti di produzione automatizzati. Stiamo anche lavorando con i clienti su processi personalizzati per stampare interconnessioni Metal Gel direttamente in linea con i loro prodotti.
Jim: Sembra un approccio unico alla realizzazione di circuiti flessibili ed estensibili. Potrebbe parlarci di alcune delle applicazioni che avete in mente?
Andrea: In Liquid Wire abbiamo investito molte risorse per trovare substrati che si adattassero alle capacità dinamiche del Metal Gel. Le applicazioni potenziali sono infinite. Pensate ai primi giorni di Internet e alle discussioni sul futuro e a quanto siamo stati miopi! Lo stesso vale per questa classe di circuiti in fase fluida che rivoluziona l'IoT. Nuovi fattori di forma, nuovi luoghi e una maggiore mobilità generano più dati per alimentare i sistemi di intelligenza artificiale. Nel prossimo futuro, i circuiti Liquid Wire saranno applicati in applicazioni che vanno dagli indossabili medici agli indumenti sportivi e di sicurezza, al monitoraggio strutturale, agli interni delle automobili e persino al settore aerospaziale.
Jim: Come pensate di affrontare questi mercati nel prossimo futuro?
Andrea: Un modo in cui lavoriamo per rispondere alle complesse esigenze di questi enormi mercati è il nostro coinvolgimento con NextFlex. Il loro obiettivo è quello di rendere possibile l'elettronica ibrida flessibile affrontando i materiali necessari per importanti applicazioni a doppio uso. Stiamo sostenendo attivamente le revisioni della roadmap nello sviluppo dei materiali fondamentali e nelle tecniche di packaging, ma anche in aree applicative come il monitoraggio umano e il monitoraggio delle risorse. Queste aree sono proiettate verso i prossimi 10 anni e comprendono tutti gli aspetti delle soluzioni elettroniche, comprese le interconnessioni, per le quali il nostro Metal Gel è un nuovo e forte candidato, nonché il confezionamento di sensori, chip e componenti in fattori di forma flessibili ed estensibili. Anche il monitoraggio delle deformazioni in situ è un'attività per la quale i nostri circuiti in Metal Gel sono particolarmente adatti, in quanto siamo compatibili con la maggior parte dei materiali compositi e possiamo stampare facilmente array di sensori di deformazione.
Jim: È un'ottima notizia! Non vedo l'ora di saperne di più sulla valutazione del Metal Gel da parte di NextFlex.
Andrea: Grazie Jim! Non vediamo l'ora di condividere questi risultati con voi!
In un prossimo post parleremo di Metal Gel e dei test a cui è sottoposto.
~Jim H
