Nanoengenheiros desenvolvem base para a eletrônica que se estendem ao nível molecular

Nanoengenheiros da Universidade da Califórnia, em San Diego estão se perguntando o que poderia ser possível se os materiais semicondutores forem flexíveis e elásticos, sem sacrificar a função eletrônica.

Hoje eletrônica flexível já estão permitindo que uma nova geração de sensores portáteis e outros dispositivos electrónicos móveis. Mas estes aparelhos flexíveis, em que os materiais semicondutores muito finos são aplicados a um substrato flexível fino em padrões ondulados e, em seguida, aplicados a uma superfície deformável tal como a pele ou tecido, ainda são construídos em torno de duros materiais compósitos que limitam a sua elasticidade.

Escrevendo na revista Chemistry of Materials, o professor de Engenharia Darren Lipomi fez vários relatórios sobre novas descobertas feitas por sua equipe que poderiam levar a eletrônica  à um nível  "molecularmente  extensível."

Lipomi comparada a diferença entre eletrônicas flexíveis e elásticas para o que aconteceria se você tentasse envolver uma bola de basquete ou com uma folha de papel ou uma folha fina de borracha. O papel seria enrugado, enquanto que a borracha se conformar com a superfície da bola.

"Estamos a desenvolver as regras de projeto para uma nova geração de plástico ou, melhor, de borracha, eletrônica para aplicações em energia, dispositivos biomédicos, wearable e dispositivos adaptáveis ​​para aplicações de defesa, e para eletrônicos de consumo", disse Lipomi. "Estamos tomando essas regras de projeto para fazer química úmida no laboratório e fazer novos materiais de borracha semicondutora."

Enquanto a eletrônica flexível for baseadas em semicondutores de película fina que estão em fase de comercialização, materiais eletrônicos e dispositivos elásticos estão em sua infância. Materiais eletrônicos Stretchable seria conformável para superfícies não planas, sem rugas e pode ser integrado com as peças em movimento de máquinas e do corpo de uma maneira que os materiais exibem única flexibilidade não podia ser. Por exemplo, uma das principais aplicações vislumbradas por Lipomi é um custo baixo "lona solar" que pode ser dobrada para a embalagem e se esticar para trás para fora para fornecer energia de baixo custo para as aldeias rurais, operações de socorro e os militares operando em localidades remotas. Outro objetivo a longo prazo do laboratório de Lipomi é produzir polímeros eletrônicos cujas propriedades  de extrema elasticidade, biodegradabilidade e de auto-reparo, são inspirados pelo tecido biológico para aplicações em dispositivos biomédicos implantáveis ​​e próteses.

Lipomi vem estudando por que as estruturas moleculares desses semicondutores como a borracha por exemplo, causa alguns fatores por ser mais elástica do que outros. Em um projeto publicado recentemente na revista Macromoléculas, o laboratório Lipomi descobriu que polímeros com cordas de sete átomos de carbono ligados produz exatamente o equilíbrio certo de estiramento e  funcionalidade. Esse equilíbrio é a chave para a produção de dispositivos que são "flexível, elástica e dobrável ."

A equipe de Lipomi também criou uma alta performance, "low-bandgap" polímero elástico semicondutor usando como uma nova estratégia sintética felaeita  equipe. Polímeros sólidos são parcialmente cristalino, o que lhes confere boas propriedades eléctricas, mas também faz com que os materiais de polímeros sejam rígidos e quebradiços. Com a introdução de aleatoriedade na estrutura molecular do polímero, o laboratório de Lipomi aumentou a sua elasticidade por dois motivos, sem diminuir o desempenho da electrónica do material. A descoberta, publicada em Advances RSC, também é útil para aplicações em dispositivos elásticos e ultra-flexíveis.

Fonte: DailyScience