p (Phys.org) —Houve muita pesquisa ultimamente sobre eletrônicos flexíveis, mas até agora esses dispositivos (que são em sua maioria feitos de carbono) ainda usam eletrodos de metal e isoladores de óxido, e esses materiais rígidos limitam a flexibilidade do dispositivo. Alguns polímeros e líquidos iônicos foram introduzidos como alternativas flexíveis, mas têm baixo desempenho em termos de altas tensões de operação e baixas velocidades de operação, respectivamente. p Em um novo estudo, pesquisadores desenvolveram, pela primeira vez, circuitos integrados que são compostos inteiramente de materiais flexíveis à base de carbono, e pode ser moldado em várias formas usando as mesmas técnicas de moldagem usadas para moldar produtos de plástico. O desenvolvimento pode permitir que circuitos eletrônicos sejam facilmente integrados a uma variedade de produtos plásticos, incluindo tudo, desde dispositivos médicos a produtos plásticos em toda a casa.

p "As caixas de plástico de smartphones e tablets, que estão apenas protegendo os dispositivos eletrônicos internos, terá funções eletrônicas, como monitores, sensores de toque, e assim por diante, tornando os smartphones mais funcionais e elegantes, "Yutaka Ohno da Universidade de Nagoya no Japão e da Universidade Aalto na Finlândia disse Phys.org . "Ao integrar outras funções, como telas e sensores em dispositivos de plástico, estamos pensando em desenvolver dispositivos de comunicação de informação interativa 3D, que pode ser usado em ambientes médicos, por exemplo."

p Oh não, junto com Dong-Ming Sun da Universidade de Nagoya e seus co-autores, publicaram um artigo sobre os circuitos integrados moldáveis ​​totalmente em carbono em uma edição recente da Nature Communications .

p "O ponto-chave em nosso projeto é que os dispositivos totalmente de carbono são feitos de nanotubos de carbono e polímeros, e eles exibem melhor flexibilidade e extensibilidade em comparação com dispositivos fabricados de metais rígidos e isoladores de óxido, tornando os dispositivos muito mais flexíveis e elásticos, "Disse Sun." Os resultados deste estudo tornam possível conseguir uma fusão de dispositivos eletrônicos com produtos de plástico, que pode levar à criação de dispositivos eletrônicos de plástico que apresentam designabilidade e funcionalidade. "

p Os novos circuitos são compostos por diferentes tipos de materiais de carbono, com os canais ativos e elementos passivos que consistem em nanotubos de carbono, e as camadas dielétricas e substratos que consistem nos polímeros plásticos polimetil metacrilato (PMMA) e polietileno naftalato (PEN), respectivamente.

p Ao contrário dos polímeros e líquidos iônicos que foram testados anteriormente como materiais para dielétricos flexíveis, o PMMA que os pesquisadores usaram aqui pode permitir que transistores e circuitos integrados operem em baixas tensões e altas velocidades. A baixa tensão de operação pode ser explicada em parte pela escassa, filme fino de nanotubo de carbono em rede usado como canais, o que melhora o acoplamento entre o eletrodo de canal e porta em comparação com o uso de polímeros espessos como canais.

p Anteriormente, os pesquisadores fabricaram com sucesso um transistor de filme fino com mobilidade superior a 600 cm ² V ^-1 s ^-1 desenvolvendo uma tecnologia para formar um longo, ainda puro, filme de nanotubo de carbono em plástico. No novo estudo, os pesquisadores fizeram mais progressos na otimização da tecnologia de formação de filme, alcançando uma mobilidade de 1, 027 cm ² V ^-1 s ^-1 . Esta mobilidade é maior do que a de um MOSFET, que usa silício monocristalino, e os pesquisadores o descrevem como um valor surpreendente para um transistor de filme fino fabricado em um substrato de plástico.

p Como esses dispositivos totalmente de carbono são feitos de nanotubos de carbono e polímeros, eles exibem melhor flexibilidade e extensibilidade em comparação com dispositivos fabricados de metais rígidos e isoladores de óxido. Talvez a característica mais útil dos circuitos totalmente de carbono seja sua moldabilidade, que os pesquisadores demonstraram aquecendo e soprando um substrato plano para formar uma estrutura em forma de cúpula. A cúpula 3D é esticada durante este processo de moldagem sem rachar, em nítido contraste com materiais rígidos como metais. A extrema elasticidade dos elementos passivos e ativos dos dispositivos pode permitir que eles sejam formados usando as mesmas técnicas de moldagem usadas hoje para dar forma aos produtos plásticos.

p Para aumentar a escala dos dispositivos, os pesquisadores observam que será importante cultivar nanotubos de carbono com comprimento e diâmetro uniformes para minimizar a variação da corrente. A eliminação dos nanotubos metálicos também pode oferecer melhorias de desempenho adicionais. Eles também esperam usar métodos de fabricação diferentes dos métodos litográficos usados ​​aqui.

p "É desejável formar canais de nanotubos de carbono e fiações à pressão atmosférica e baixa temperatura por meio de técnicas de impressão de alto rendimento, em vez das técnicas litográficas atuais, "Sun disse. p © 2013 Phys.org. Todos os direitos reservados.