Международная группа исследователей разработала методику, в которой жидкий металл используется для создания эластичного материала, непроницаемого как для газов, так и для жидкостей. Применение материала включает использование в качестве упаковки для дорогостоящих технологий, требующих защиты от газов, таких как гибкие батареи.

"Это важный шаг, потому что долгое время существовал компромисс между эластичностью и непроницаемостью для газов", - говорит Майкл Дики, соавтор статьи о работе и профессор химической и биомолекулярной инженерии Университета штата Северная Каролина Камилла и Генри Дрейфус.

"В основном, вещи, которые хорошо удерживали газы, как правило, были твердыми и жесткими. А те вещи, которые обладают эластичностью, позволяют газам просачиваться сквозь них. Мы придумали нечто, что обеспечивает необходимую эластичность и в то же время не пропускает газы".

В новой технологии используется эвтектический сплав галлия и индия (EGaIn). Эвтектика означает, что сплав имеет температуру плавления ниже, чем его составные части. В данном случае EGaIn является жидким при комнатной температуре. Исследователи создали тонкую пленку из EGaIn и заключили ее в эластичный полимер. Внутренняя поверхность полимера была усеяна микроскопическими стеклянными шариками, которые предотвращали скапливание жидкой пленки EGaIn. В итоге получился эластичный мешок или оболочка, покрытая жидким металлом, который не пропускает газы и жидкости ни внутрь, ни наружу.

Исследователи проверили эффективность нового материала, оценив, насколько он позволяет испаряться жидкому содержимому, а также насколько он позволяет кислороду просачиваться из герметичного контейнера, изготовленного из этого материала.

"Мы обнаружили, что для нового материала не было заметной потери ни жидкости, ни кислорода", - говорит Тао Денг, соавтор и профессор кафедры Чжи Юань в Шанхайском университете Цзяо Тун.

Исследователи также осознают затраты, связанные с производством нового материала.

"Сами жидкие металлы довольно дороги", - говорит Денг. Однако мы надеемся, что сможем оптимизировать технологию - например, сделать пленку EGaIn более тонкой, чтобы снизить стоимость". В настоящее время одна упаковка стоит несколько долларов, но мы не пытались оптимизировать стоимость, поэтому есть возможность снизить стоимость".

В настоящее время исследователи изучают возможности тестирования, чтобы определить, является ли материал на самом деле еще более эффективным барьером, чем они смогли показать до сих пор.

"По сути, мы достигли предела доступного нам испытательного оборудования", - говорит Дикки.

Мы также ищем промышленных партнеров для изучения потенциальных применений этой работы". Гибкие батареи для использования с мягкой электроникой - одно из очевидных применений, но и другие устройства, которые либо используют жидкости, либо чувствительны к кислороду, получат пользу от этой технологии".

Статья "Мягкие и герметичные уплотнения на основе жидкого металла для растягивающихся систем" будет опубликована на этой неделе в журнале Science.