Formação de um IDL na interface de dois ionoelastômeros com carga oposta. (A) Ilustração esquemática de uma junção polianião / policati. Eletrodos de nanotubo de carbono de alta área de superfície são incorporados em cada ionoelastômero, resultando em EDLs de baixa impedância (alta capacitância). (B) Estruturas químicas do polianião ES e policatião AT. (C) Gráfico de Nyquist e (D) Gráfico de fase de Bode de medições de impedância CA. A inserção em (C) mostra uma ampliação do gráfico de Nyquist na região de baixa impedância. As linhas cinzas representam ajustes do modelo de circuito equivalente mostrado na inserção de (D) para os dados de impedância CA, onde RC, RB, e CB correspondem à resistência de contato, resistência em massa, e capacitância de polarização em massa, respectivamente. Um elemento de fase constante (CPE) é usado para descrever o EDL (para ES / ES e AT / AT) ou o IDL (para ES / AT). Z ′, parte real da impedância complexa; Z ′ ′, parte imaginária da impedância complexa. Crédito: Ciência (2020). DOI:10.1126 / science.aay8467
Uma equipe de pesquisadores da Universidade de Massachusetts e da Universidade de Harvard desenvolveu um tipo de tecnologia ionotrônica que não requer eletrólitos líquidos. Em seu artigo publicado na revista Ciência , o grupo descreve vários dispositivos iônicos que eles construíram e possíveis usos para eles. Dace Gao e Pooi See Lee com a Universidade Tecnológica de Nanyang publicaram um artigo da Perspectiva descrevendo o trabalho da equipe na mesma edição do jornal.
Nos últimos anos, empresas que fabricam dispositivos eletrônicos de consumo têm prometido produtos que os usuários podem dobrar - isso permitiria o desenvolvimento de produtos como dispositivos vestíveis. Até agora, tem havido muito poucos produtos novos, Contudo. Por causa disso, os cientistas têm voltado sua atenção para a tecnologia ionotrônica, na qual os portadores de carga são íons em vez de elétrons. Mas isso, também, encontrou alguns obstáculos, mais notoriamente, a necessidade de eletrólitos líquidos, que podem vazar ou sofrer perdas por evaporação. Neste novo esforço, os pesquisadores em Massachusetts descobriram uma maneira de criar dispositivos ionotrônicos que não requerem eletrólitos líquidos, talvez abrindo caminho para novos tipos de dispositivos eletrônicos de consumo.
Para criar seus novos dispositivos, os pesquisadores usaram dois elásticos, ionoelastômeros borrachosos —políticos e polianions. Com o policatião, grupos de sulfato carregados positivamente foram fixados às cadeias de elastômero, enquanto os contra-íons negativos podiam fluir facilmente. Os poliânions foram feitos da mesma maneira, mas com as cargas invertidas. Ao combiná-los, os pesquisadores conseguiram criar um dispositivo que permitia que a corrente se movesse em apenas uma direção - um díodo analógico. Eles também criaram um transistor, colocando o policatião entre dois polianions. E eles construíram um transdutor colocando um polianião no topo de um policatião e, em seguida, adicionando uma camada dielétrica VHB na parte superior e um nanotubo de carbono na parte inferior.
Todos os dispositivos construídos pela equipe eram macios e extensíveis, sugerindo que dispositivos com materiais semelhantes poderiam em breve começar a aparecer em dispositivos de consumo. Gao e See Lee sugerem que a tecnologia também pode ser usada para criar uma interface entre uma máquina e um ser humano, observando que ambos usam íons como portadores de sinal.
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