Os pesquisadores da TPU, juntamente com seus colegas de universidades estrangeiras, desenvolveram um método que permite a integração de metais em polímeros a laser para formar compósitos eletricamente condutores. Os resultados da pesquisa são apresentados no artigo Ultra-Robust Flexible Electronics by Laser-Driven Polymer-Nanomaterials Integration, "Ultra-Robust Flexible Electronics by Laser-Driven Polymer-Nanomaterials Integration, " publicado em Materiais Funcionais Avançados .

"Atualmente desenvolvendo tecnologias inovadoras, como a Internet das Coisas, eletrônica flexível, e as interfaces cérebro-computador terão um grande impacto na sociedade nos próximos anos. O desenvolvimento dessas tecnologias requer novos materiais cruciais que exibam mecânica superior, estabilidade química e elétrica, custo comparativamente baixo para produzir em grande escala, bem como biocompatibilidade para certas aplicações. Nesse contexto, polímeros e um tereftalato de polietileno (PET) amplamente difundido, em particular, são de interesse especial. Contudo, métodos convencionais de modificação de polímeros para adicionar a funcionalidade necessária, como uma regra, alterar a condutividade de todo o volume do polímero, o que limita significativamente sua aplicação para topologias complexas de três variedades, "Raul David Rodriguez Contreras, Professor da Escola de Pesquisa de Química e Ciências Biomédicas Aplicadas da TPU, diz.

Os cientistas ofereceram seu método. Primeiro, nanopartículas de alumínio são depositadas em substratos PET e, então, as amostras são irradiadas por pulsos de laser. Assim, um compósito condutor é formado localmente nas áreas irradiadas. Os pesquisadores escolheram o alumínio por ser um metal barato e facilmente disponível. A prata é freqüentemente usada como condutor para componentes eletrônicos flexíveis. Portanto, as amostras obtidas com nanopartículas de alumínio foram comparadas com uma pasta condutora de prata e materiais à base de grafeno.

"Testes de estabilidade mecânica (abrasão, testes de impacto e decapagem) comprovaram que os compósitos à base de nanopartículas de alumínio superam outros materiais. Além disso, a própria estrutura do material revelou-se muito interessante. Durante o processamento do laser, o carboneto de alumínio é formado nas superfícies da amostra. Além disso, os polímeros induzem a formação de estruturas de carbono semelhantes ao grafeno. Não esperávamos esse efeito. Além do mais, ajustando a potência do laser, podemos controlar a condutividade do material. Na prática, usando um laser, é possível "desenhar" quase qualquer estrutura condutora na superfície do polímero e torná-la condutora localmente, "Evgeniya Sheremet, Professor da Escola de Pesquisa de Física de Altas Energias da TPU, explica.

De acordo com os cientistas, a integração a laser de metais em polímeros foi usada na eletrônica flexível pela primeira vez. Existem métodos baseados na "explosão de metal" por laser e sua aplicação em polímeros em alta velocidade, mas são mais complicados em termos de implementação tecnológica. O método dos pesquisadores do TPU envolve duas etapas tecnológicas básicas:aplicação de nanopartículas na superfície do polímero e processamento a laser. Além disso, o método é aplicável a uma ampla variedade de materiais.

"Para que pode ser usado? Primeiro, ele pode ser usado para eletrônicos flexíveis. Um dos problemas neste campo é a baixa estabilidade mecânica dos produtos. Existem muitas abordagens para melhorá-lo. Contudo, normalmente, os materiais obtidos não teriam passado em nossos testes. Também há fotocatálise, sensores flexíveis para robótica, diodos emissores de luz e produtos biomédicos entre os campos de aplicação potenciais, "explicam os autores do artigo.

Mais para frente, a equipe de pesquisa está planejando testar o novo método em outros materiais, como prata, cobre, tubos de carbono e usar vários polímeros. Os cientistas da TPU, Universidade de Ciência Eletrônica e Tecnologia da China, O Instituto Leibniz de Pesquisa de Polímeros de Dresden e a Universidade de Amsterdã participaram do trabalho de pesquisa. O projeto é apoiado pelo Programa de Aumento da Competitividade TPU VIU-ISHFVP-198/2020.