A Martin Thuo le gusta buscar formas nuevas, asequibles y limpias de poner la ciencia y la tecnología a trabajar en el mundo.
Su laboratorio está dedicado a una idea llamada innovación frugal: "¿Cómo se hace ciencia o ingeniería de muy alto nivel con muy poco?", Dijo Thuo, profesor asistente de ciencia e ingeniería de materiales en la Universidad Estatal de Iowa y asociado delLaboratorio Ames del Departamento de Energía de EE. UU. "¿Cómo puede resolver un problema con la menor cantidad de recursos?"
Ese objetivo tiene a Thuo y su grupo de investigación utilizando su experiencia en materiales para estudiar materia blanda, electrónica de molécula única y producción de energía renovable. Un principio rector es que, siempre que sea posible, la naturaleza debe hacer parte del trabajo.
"La naturaleza tiene una hermosa forma de trabajar para nosotros", dijo. "El autoensamblaje y la oxidación ambiental son excelentes herramientas en nuestros diseños".
Una de las últimas innovaciones del laboratorio de Thuo es encontrar una manera de fabricar partículas de metal líquido a microescala que se puedan usar para soldar sin calor además de la fabricación, reparación y procesamiento de metales, todo a temperatura ambiente.
El descubrimiento se informó recientemente en línea en la revista Scientific Reports. Todos los coautores de Thuo tienen vínculos con el estado de Iowa: Simge Cinar, un asociado de investigación postdoctoral; Ian Tevis, un ex investigador postdoctoral que ahora es director técnico en una startup de Ames llamada SAFI-Tech; y Jiahao Chen, estudiante de doctorado.
Pregunte por el descubrimiento y Thuo dice que el estado de Iowa es el lugar para un nuevo desarrollo en tecnología de soldadura. En 1996, un equipo de investigación dirigido por Iver Anderson del Laboratorio Ames y el departamento patentado de ciencia de materiales e ingeniería del estado de Iowasoldadura libre. Esa patente expiró en 2013. Pero en su apogeo, la tecnología fue autorizada por más de 50 empresas en 13 países.
Thuo espera que su tecnología de soldadura sin calor sea igual de útil. Para tratar de ayudar a que eso suceda, trabajó con Tevis para lanzar SAFI-Tech. Thuo dijo que la compañía planea ubicarse en la Fábrica de Startups de Desarrollo Económico del Estado de Iowa cuandoabre en el Parque de Investigación ISU a finales de este año.
El proyecto comenzó como una búsqueda de una manera de evitar que el metal líquido vuelva a ser sólido, incluso por debajo del punto de fusión del metal. Eso es algo llamado subenfriamiento y ha sido ampliamente estudiado para obtener información sobre la estructura y el procesamiento del metal. Perohabía sido un desafío producir grandes y estables cantidades de metales subenfriados.
El equipo de investigación de Thuo pensó que si pequeñas gotas de metal líquido podían cubrirse con un recubrimiento delgado y uniforme, podrían formar partículas estables de metal líquido subenfriado. Los ingenieros experimentaron con una nueva técnica que utiliza una herramienta giratoria de alta velocidad para cortar líquidometal en gotitas dentro de un líquido ácido.
Y luego la naturaleza echa una mano: las partículas se exponen al oxígeno y luego se deja que una capa de oxidación cubra las partículas, creando esencialmente una cápsula que contiene el metal líquido. Esa capa se pule hasta que esté delgada y lisa.
El grupo de investigación de Thuo probó el concepto creando partículas de metal líquido que contienen metal de Field una aleación de bismuto, indio y estaño y partículas que contienen una aleación de bismuto y estaño. Las partículas tienen un diámetro de 10 micrómetros, aproximadamente del tamaño de unglóbulo rojo.
"Queríamos asegurarnos de que los metales no se conviertan en sólidos", dijo Thuo. "Y diseñamos la superficie de las partículas para que no haya un camino para que el metal líquido se convierta en sólido. Lo hemos atrapadoen un estado en el que no quiere estar ".
Esas partículas de metal líquido podrían tener implicaciones significativas para la fabricación.
"Demostramos la curación de superficies dañadas y la soldadura / unión de metales a temperatura ambiente sin requerir instrumentación de alta tecnología, preparación de materiales complejos o un proceso de alta temperatura", escribieron los ingenieros en su artículo.
Thuo y la Iowa State Research Foundation Inc. han solicitado una patente sobre la tecnología.
Thuo apoyó el proyecto con fondos iniciales de la facultad del Estado de Iowa y fondos de una beca de la facultad Black and Veatch. El proyecto también incluyó trabajo de imágenes en el Centro de Sistemas a Nanoescala de la Universidad de Harvard en Cambridge, Massachusetts.
Tevis, de la startup SAFI-Tech, dijo que la compañía todavía está probando la tecnología de metal líquido para conductividad eléctrica y confiabilidad mecánica. Dijo que la compañía también está desarrollando la tecnología para demostraciones de productos.
Thuo dijo que el proyecto es un buen ejemplo de su enfoque frugal de la ciencia: debe ser práctico, sostenible, económico y todo sobre innovar y resolver problemas.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Iowa . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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