Pesquisadores da North Carolina State University criaram as primeiras bobinas de nanofio de silício em um substrato que pode ser esticado para mais do que o dobro de seu comprimento original, levando-nos mais perto de incorporar dispositivos eletrônicos extensíveis às roupas, dispositivos implantáveis ​​de monitoramento de saúde, e uma série de outros aplicativos.

"Para criar eletrônicos extensíveis, você precisa colocar eletrônicos em um substrato extensível, mas os próprios materiais eletrônicos tendem a ser rígidos e frágeis, "diz o Dr. Yong Zhu, um dos pesquisadores que criaram as novas bobinas de nanofios e professor assistente de engenharia mecânica e aeroespacial na NC State. "Nossa ideia era criar materiais eletrônicos que pudessem ser ajustados em bobinas para melhorar sua elasticidade sem prejudicar a funcionalidade elétrica dos materiais."

Outros pesquisadores fizeram experiências com materiais eletrônicos "deformados" em formas onduladas, que pode esticar muito como o fole de um acordeão. Contudo, Zhu diz, as tensões máximas para estruturas onduladas ocorrem em posições localizadas - os picos e vales - nas ondas. Assim que a deformação de falha é alcançada em uma das posições localizadas, toda a estrutura falha.

"Uma forma ideal para acomodar grandes deformações levaria a uma distribuição uniforme de deformações ao longo de todo o comprimento da estrutura - uma mola helicoidal é uma dessas formas ideais, "Zhu diz." Como resultado, os materiais ondulados não podem chegar perto do grau de elasticidade das bobinas. "Zhu observa que a forma da bobina é energeticamente favorável apenas para estruturas unidimensionais, como fios.

A equipe de Zhu colocou um substrato de borracha sob tensão e usou níveis muito específicos de radiação ultravioleta e ozônio para alterar suas propriedades mecânicas, e, em seguida, nanofios de silício colocados no topo do substrato. Os nanofios formaram bobinas após a liberação da cepa. Outros pesquisadores foram capazes de criar bobinas usando nanofios autônomos, mas até agora não foram capazes de integrar diretamente essas bobinas em um substrato extensível.

Embora as propriedades mecânicas das novas bobinas permitam que elas sejam esticadas 104 por cento adicionais além de seu comprimento original, seu desempenho elétrico não pode se manter de forma confiável em uma faixa tão grande, possivelmente devido a fatores como alteração da resistência de contato ou falha do eletrodo, Zhu diz. "Estamos trabalhando para melhorar a confiabilidade do desempenho elétrico quando as bobinas são esticadas até o limite de sua elasticidade mecânica, que provavelmente está bem além de 100 por cento, de acordo com nossa análise. "