p (Phys.org) —Na crescente área de flexibilidade, dispositivos eletrônicos transparentes, o silício não desempenhou um papel importante. Em vez de, materiais como óxido de índio e estanho, nanotubos de carbono, e outros são freqüentemente usados ​​para fazer eletrônicos dobráveis. p Agora em um novo estudo, pesquisadores sintetizaram nanofios de silício e os teceram em um papel que supera muitos outros materiais semelhantes ao papel em termos de transparência e flexibilidade. Uma vez que a tecnologia de circuito integrado de hoje é projetada para silício (em massa), nanofios de silício seriam muito mais compatíveis com essas tecnologias existentes do que outros materiais, uma vantagem que poderia potencialmente rejuvenescer a pesquisa em eletrônicos flexíveis baseados em silício.

p Os pesquisadores, Chunlei Pang, Hao Cui, Guowei Yang, e Chengxin Wang, na Sun Yat-sen (Zhongshan) University em Guangzhou, China, publicaram seu estudo sobre o flexível, transparente, e papel de nanofios de silício autônomo (FTS-SiNWsP) em uma edição recente da Nano Letras .

p "Conseguimos a síntese de papel de nanofios de silício flexível, transparente e autônomo, que pode ser uma nova parte da indústria moderna de semicondutores, "Wang disse Phys.org . "O papel de silício mostra mais superioridade do que outros materiais semicondutores inorgânicos devido à vantagem de ser compatível com a tecnologia de circuito integrado de hoje para silício em massa, e pode-se esperar que atendam às demandas tecnológicas emergentes, como componentes de baterias elétricas transparentes, displays de roll-up, dispositivos vestíveis, e assim por diante."

p Como explicam os pesquisadores, o silício a granel é frágil à temperatura ambiente e só se torna dúctil próximo à sua temperatura de fusão de cerca de 1400 ° C. Em contraste, o silício em nanoescala possui uma capacidade de deformação muito grande que permite flexibilidade à temperatura ambiente. Contudo, tecer nanofios de silício em um material semelhante ao papel tem sido um desafio porque requer a obtenção de um alinhamento de intertravamento exclusivo usando controle, métodos de crescimento sem catalisador.

p Aqui, os pesquisadores desenvolveram um método simples para sintetizar nanofios de silício e montá-los no alinhamento de intertravamento desejado usando um forno de indução de alta frequência vertical. Pó de SiO e gás de Ar (servindo como gás de transporte) são soprados no forno, onde são rapidamente aquecidos a cerca de 1600 ° C e mantidos lá por 1 hora. O calor faz com que o pó de SiO se decomponha em SiO ₂ partículas de vapor e Si, ambos são transportados pelo gás Ar para uma zona de baixa temperatura onde se estratificam sob a ação da gravidade devido aos seus diferentes pesos moleculares.

p Quanto mais SiO ₂ e Si são transportados para seus locais, eles nuclear e crescer. Enquanto o SiO ₂ depósitos formam uma amostra de pó, as partículas de Si formam nanofios com diâmetros de cerca de 10 nm que crescem na direção do fluxo de gás. À medida que os nanofios de Si crescem, eles se interligam espontaneamente para formar um material de membrana independente. As imagens do microscópio eletrônico de varredura mostram um aspecto altamente poroso, estrutura tecida, cujos poros podem potencialmente ser preenchidos com outros materiais funcionais para novas aplicações. Os testes também mostraram que o material FTS-SiNWsP tinha uma transmitância óptica muito boa e podia dobrar repetidamente sem rachar.

p Para demonstrar como esses nanofios de silício podem ser usados ​​para criar eletrodos de bateria de alto desempenho, os pesquisadores cultivaram grafeno na parte externa dos nanofios de silício em um design de núcleo-casca. O grafeno também preencheu as lacunas do material de nanofio de silício tecido, envolvendo completamente o material. Depois de fabricar baterias de íon-lítio de célula tipo moeda usando um filme de grafeno FTS-SiNWsP @ como ânodo e Li como cátodo, os pesquisadores mostraram que essas baterias têm um desempenho muito bom, com desempenho próximo de sua capacidade teórica e mantendo uma capacidade de mais de 1000 mAh / g após 100 ciclos.

p O material FTS-SiNWsP tem potencial para muitas aplicações, além de eletrodos de bateria, como células solares flexíveis, computadores vestíveis, monitores de papel, e supercondensadores. No futuro, os pesquisadores planejam desenvolver este método de síntese para desenvolver materiais de papel de nanofio de silício para atender a essas demandas tecnológicas emergentes.

p "Próximo, pretendemos realizar a pesquisa de aplicação do material de papel de silício em células solares, "Disse Wang. p © 2013 Phys.org. Todos os direitos reservados.