p Os dispositivos eletrônicos de hoje buscam novos fatores de forma - para torná-los dobráveis, extensível, e deformável. Para produzir tais dispositivos que são altamente esticáveis ​​ou deformáveis, é necessário desenvolver eletrodos e linhas de circuito cujas propriedades elétricas possam suportar deformações severas ou danos mecânicos. Para isso, A equipe de pesquisa conjunta da Universidade POSTECH-Yonsei desenvolveu recentemente tinta de metal líquido para acelerar os dispositivos eletrônicos impressos que podem ser alterados para qualquer formato. p Professor Unyong Jeong e Dr. Selvaraj Veerapandian do Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais da POSTECH, com o professor Aloysius Soon e o Dr. Woosun Jang do Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais da Universidade Yonsei, desenvolveram micropartículas de metal líquido com alta condutividade e viscoplasticidade. Os resultados da pesquisa foram publicados no periódico internacional de referência. Materiais da Natureza em 4 de janeiro, 2021.

p Dispositivos eletrônicos convencionalmente usam eletrodos e linhas de circuito feitos de metais duros, como ouro, prata, ou cobre. Contudo, tais substratos de metal racham e perdem sua condutividade elétrica sob pressão externa e alongamento, tornando-os impróprios para uso em dispositivos eletrônicos deformáveis. Pelo contrário, metais líquidos - que fluem como um líquido em temperatura ambiente e são facilmente deformáveis ​​e altamente condutores - têm atraído grande atenção por sua aplicabilidade potencial em linhas de circuito extensíveis. Contudo, quando esses metais líquidos são transformados em tinta, uma película de óxido isolante se forma na superfície que remove sua condutividade após a impressão.

p A equipe de pesquisa conjunta desenvolveu um método para converter o filme de óxido das micropartículas de metal líquido em um condutor por dopagem de íons de hidrogênio nos filmes. Para verificar teoricamente a condutividade do filme de óxido via dopagem de hidrogênio, a equipe usou simulações de materiais baseadas em mecânica quântica para confirmar que os óxidos de índio dopados com hidrogênio ou óxidos de gálio podem ter condutividade elétrica semelhante aos eletrodos de óxido de índio e estanho (ITO) atualmente sendo utilizados em eletrodos transparentes. Os pesquisadores também confirmaram que o filme de óxido dopado com hidrogênio com adsorção de polímero à superfície tinha viscoplasticidade que poderia suportar cerca de 300% de deformação de alongamento sem quebrar.

p Esta nova tinta de metal líquido contendo as micropartículas de metal líquido dopadas com hidrogênio permitiu a impressão direta de linhas de circuito 3-D em vários substratos extensíveis. Uma vez que as micropartículas podem mudar a forma após a deformação, mantendo a alta condutividade, os eletrodos impressos e as linhas de circuito exibiram uma mudança insignificante na resistência, mesmo quando esticada em mais de 500%, e mantiveram as propriedades elétricas mesmo em ambientes agressivos, como alta umidade, altas temperaturas ou graves danos mecânicos. Prevê-se que esta tecnologia inovadora permitirá o desenvolvimento de dispositivos extensíveis de próxima geração.

p "Essa alta viscoplasticidade de óxidos de metal nunca foi estudada até agora, "observou o professor Aloysius Soon, da Universidade Yonsei." O que começou como um estudo sobre a viscoplasticidade da pele de óxido condutor abriu as possibilidades de desenvolver óxidos de metal dúctil de semicondutores e isolantes. "

p A equipe de pesquisa da POSTECH liderada pelo Professor Unyong Jeong está trabalhando na comercialização de circuitos altamente extensíveis usando a tinta recém-desenvolvida e a tecnologia de impressão. Uma vez que sua tinta de metal líquido permite o uso de métodos de impressão tradicionais para a fabricação de circuitos 3-D complexos sem corrente de fuga, a nova tinta foi projetada para ser altamente aplicável em outras indústrias, como robótica, skins eletrônicos, e dispositivos vestíveis por meio de impressão 3-D.

p "O objetivo final desta pesquisa é desenvolver dispositivos eletrônicos 3-D extensíveis e dobráveis ​​que retêm suas propriedades eletrônicas mesmo em condições adversas ou danos mecânicos, "acrescentou o professor Unyong Jeong.