At the present time, top-down synthesis is the most commonly adopted approach for the formation of liquid metal particles such as sonication and microfluidic channel production. However, there is the limit of decreasing the average particle size and standard deviation so that it has been a challenge to synthesize GaIn alloy nanoparticles with sub-50nm. This is because the smaller the particle, the greater the proportion of gallium contributing to the formation of the gallium oxide film, and thus indium is more abundant in the core of the particle, increasing the melting point and causing solidification. This paper aims to produce gallium-indium alloy particles with a very narrow size distribution in a sonicated solution. In more detail, gallium-indium alloy particles with a size of 50 nm or less fabricated by controlling the ratio of gallium-indium alloy and their physical properties are presented. Moreover, the mechanical characteristics of stretchable electrodes as an application of liquid metal particles are presented. It is envisaged that the applications of decreased nanoparticle size not only can enhance the stretchability of conventional polymer electrode, but also can form conductive paths which has not been able to be fabricated using sintering method.
현재 공융 갈륨-인듐과 같은 액체 금속 입자 형성에 가장 일반적으로 사용되고 있는 방식은 초음파 처리 및 미세 유체 채널 생성과 같은 탑-다운 방식이다. 액체 금속의 입자화는 높은 표면장력을 해결하기 위한 것으로, 용액에 액체 금속 입자를 분산시키면 기존 용액 공정 도입이 가능하다. 기존 공정을 통해 패터닝 후, 액체 금속 입자를 소결시켜 전도성 경로를 형성하면 액체 금속의 전도성과 신축성 모두 확보할 수 있다. 이 때, 입자들을 연결하여 패터닝을 완성하기 때문에 액체 금속 입자의 크기는 패터닝의 분해능과 밀접한 관계를 가지게 된다. 하지만, 기존 선행 문헌에서의 액체 금속 입자 제조는 50nm라는 한계를 가지며 그 이하의 크기의 갈륨-인듐 합금 나노 입자를 합성하는 것은 어려운 것으로 여겨져 왔다. 이는 입자가 작을수록 갈륨 산화막 형성에 기여하는 갈륨의 비율이 많아지고 그로 인해 입자의 중심부에 인듐이 더 풍부해져 녹는점이 증가, 응고가 일어나기 때문이다. 이 논문에서는 초음파 공정을 거친 용액 내에 크기 분포가 매우 좁은 갈륨-인듐 합금 입자의 제조를 목적으로 한다. 좀 더 자세히 말하면, 갈륨-인듐 합금의 비율을 제어하여 제작된 50nm 이하 크기의 갈륨-인듐 합금 입자와 그 물리적 특성을 제시한다. 또한 제시된 특성을 활용한 신축성 전극의 특성도 보고한다.
