Nanoengenheiros da Universidade da Califórnia, San Diego está perguntando o que seria possível se os materiais semicondutores fossem flexíveis e extensíveis sem sacrificar a função eletrônica.

A eletrônica flexível de hoje já possibilita uma nova geração de sensores vestíveis e outros dispositivos eletrônicos móveis. Mas esses eletrônicos flexíveis, em que materiais semicondutores muito finos são aplicados a um fino, substrato flexível em padrões ondulados e, em seguida, aplicado a uma superfície deformável, como pele ou tecido, ainda são construídos em torno de materiais compostos rígidos que limitam sua elasticidade.

Escrevendo no jornal Química de Materiais , Darren Lipomi, professor da Escola de Engenharia da UC San Diego Jacobs, relata várias novas descobertas de sua equipe que podem levar a componentes eletrônicos que são "extensíveis molecularmente".

Lipomi comparou a diferença entre eletrônicos flexíveis e elásticos ao que aconteceria se você tentasse embrulhar uma bola de basquete com uma folha de papel ou uma fina folha de borracha. O papel iria enrugar, enquanto a borracha se conformaria com a superfície da bola.

"Estamos desenvolvendo as regras de design para uma nova geração de plástico - ou, Melhor, borracha - eletrônicos para aplicações em energia, dispositivos biomédicos, dispositivos vestíveis e adaptáveis ​​para aplicações de defesa, e para eletrônicos de consumo, "disse Lipomi." Estamos pegando essas regras de design e fazendo química úmida no laboratório para fazer novos materiais de borracha semicondutora. "

Embora a eletrônica flexível baseada em semicondutores de película fina esteja se aproximando da comercialização, materiais e dispositivos eletrônicos extensíveis estão em sua infância. Os materiais eletrônicos extensíveis seriam conformes a superfícies não planas sem enrugamento e poderiam ser integrados às partes móveis das máquinas e ao corpo de uma forma que os materiais que exibem apenas flexibilidade não poderiam ser. Por exemplo, uma das principais aplicações idealizadas pela Lipomi é uma "lona solar" de baixo custo que pode ser dobrada para embalagem e esticada para fornecer energia de baixo custo para vilas rurais, operações de socorro em desastres e os militares operando em locais remotos. Outro objetivo de longo prazo do laboratório Lipomi é produzir polímeros eletrônicos cujas propriedades - elasticidade extrema, biodegradabilidade, e autorreparação - são inspirados no tecido biológico para aplicações em dispositivos biomédicos implantáveis ​​e próteses.

Lipomi tem estudado por que as estruturas moleculares desses semicondutores de "borracha" fazem com que alguns sejam mais elásticos do que outros. Em um projeto publicado recentemente na revista Macromolecules, o laboratório Lipomi descobriu que os polímeros com cordas de sete átomos de carbono anexados produzem o equilíbrio certo de elasticidade e funcionalidade. Esse equilíbrio é a chave para a produção de dispositivos que são "flexíveis, extensível, dobrável e à prova de fraturas. "

A equipe da Lipomi também criou um alto desempenho, polímero semicondutor elástico "low-bandgap" usando uma nova estratégia sintética que a equipe inventou. Os polímeros sólidos são parcialmente cristalinos, o que lhes dá boas propriedades elétricas, mas também torna o material polímero rígido e quebradiço. Ao introduzir aleatoriedade na estrutura molecular do polímero, O laboratório de Lipomi aumentou sua elasticidade por um fator de dois, sem diminuir o desempenho eletrônico do material. A descoberta deles, publicado em RSC Advances, também é útil para aplicativos em dispositivos extensíveis e ultraflexíveis.