I metalli liquidi in stile Terminator sono il futuro dell’elettronica elastica

Gli smartphone stanno diventando piuttosto goffi. Anche se sono soddisfatto del mio tascabilissimo iPhone SE, il vero trend si sta spostando verso una sorta di contenitore di cristalli liquidi. È difficile non pensare che presto arriveremo al punto in cui tutti i clienti, di colpo, si renderanno conto di sembrare dei deficienti mentre vanno in giro con questi bestioni solidi in mano.

Questo punto di non ritorno fa affidamento a una limitazione piuttosto vecchia dell’ingegneria informatica: la rigidità dei circuiti. Non si piegano: piuttosto si rompono. Se qualcuno ti chiedesse di dimenticarti per un attimo del tuo gigantesco tablet da 10 pollici riposto a fatica nella tua tasca posteriore e ti dicesse di sederti, sapremmo tutti chi perderà la guerra tra il tuo culo e quella sedia dell’Ikea: l’aggeggino elettronico da 500$. Nessun dramma: farà solamente crack.

L’era dell’elettronica flessibile è in vista da molto tempo ma il silicio, in particolare, è fragile quanto il vetro. Anche materiali ragionevolmente malleabili come il rame non sono abbastanza ‘morbidi’ o elastici nel senso in cui vorremmo. Ed ecco che entrano in gioco i materiali liquidi. Come descritto questa settimana su Nature Communications, i ricercatori della RMIT University di Melbourne, in Australia, hanno sviluppato una tecnica per permettere ai materiali liquidi di muoversi e disporsi autonomamente reagendo alle varie condizioni a cui vengono sottoposti. Le elettroniche che ne risultano non sono solamente morbide e flessibili, ma anche decisamente ri-configurabili.

“I materiali liquidi a temperatura ambiente hanno dimostrato di essere un’ottima piattaforma per creare componenti meccaniche ricombinabili, sistemi elettrochimici reversibili, sensori, componenti elettroniche in canali microfluidi, nella stampa tridimensionale e anche nel mondo dell’elettronica flessibile e riconfigurabile,” si legge nel paper. “Controllare il movimento e la deformazione dei metalli liquidi è la chiave per riuscire a realizzare con successo questo tipo di applicazioni.”

Questo tipo di controllo è stato dimostrato attraverso diverse tecniche, ma mai prima d’ora in questo modo. In questo caso, i metalli liquidi sono guidati modificando la distribuzione della carica elettrica sulla loro superficie. È un processo chimico.

Così, ritoccando la disposizione chimica delle superfici, il gruppo australiano è riuscito a creare degli “oggetti in movimento, degli interruttori, delle pompe” quando più ne avevano bisogno. Con un cuore metallico altamente conduttivo e un involucro di ossido semiconduttivo, il metallo, una lega del gallio chiamata galinstano, ha cominciato a rispondere a tutti i requisiti funzionali per l’elettronica. Un comunicato stampa accompagnato al nuovo paper, nel frattempo, sottolineava i punti in comune tra questa tecnologia e, insomma, Terminator.

Per comprendere meglio come si muovono i metalli liquidi, i ricercatori hanno cominciato a immergere piccole gocce di galinstano liquidi in acqua. “Inserire queste gocce in un altro liquido a contenuto ionico è una tecnica sfruttabile per rompere la simmetria tra di loro e permettergli di muoversi liberamente nelle tre dimensioni, ma per ora non abbiamo ancora compreso i fondamentali principi attraverso cui i metalli liquidi interagiscono con i fluidi intorno a loro,” spiega nel comunicato Kourosh Kalantar-Zadeh, principale autore dello studio.

“Abbiamo calibrato la concentrazione dell’acido, della base e delle componenti saline presenti nell’acqua e abbiamo analizzato gli effetti,” spiega. “Semplicemente aggiustando questi parametri chimici relativi all’acqua ha fatto muovere e cambiare forma alle gocce di metallo liquido, senza alcun bisogno di stimolanti meccanici, ottici o elettrici esterni.”

Nel campo dei metalli liquidi, il gallio ha il pregio di essere pressoché atossico. E anche se il suo punto di fusione è a 29,8 gradi Celsius, un po’ troppo per essere utilizzato nella tecnologia da tutti i giorni, quando viene mischiato all’indio e allo stagno, come nel caso della lega di galinstano, quel punto di fusione scende a 0 gradi Celsius.