Os materiais eletrônicos têm sido um grande obstáculo para o avanço da eletrônica flexível porque os materiais existentes não funcionam bem após quebrar e curar. Um novo material eletrônico criado por uma equipe internacional, Contudo, pode curar todas as suas funções automaticamente, mesmo depois de quebrar várias vezes. Este material pode melhorar a durabilidade dos componentes eletrônicos vestíveis.

"Eletrônicos vestíveis e dobráveis ​​estão sujeitos à deformação mecânica ao longo do tempo, que poderia destruí-los ou quebrá-los, "disse Qing Wang, professor de ciência e engenharia de materiais, Estado de Penn. "Queríamos encontrar um material eletrônico que se auto-reparasse para restaurar todas as suas funcionalidades, e depois de várias pausas. "

Materiais autocuráveis ​​são aqueles que, depois de suportar a deformação física, como ser cortado ao meio, naturalmente se reparam com pouca ou nenhuma influência externa.

No passado, pesquisadores foram capazes de criar materiais autocuráveis ​​que podem restaurar uma função após quebrar, mas restaurar um conjunto de funções é fundamental para a criação de componentes eletrônicos vestíveis eficazes. Por exemplo, se um material dielétrico retém sua resistividade elétrica após a autocura, mas não sua condutividade térmica, isso pode colocar os componentes eletrônicos em risco de superaquecimento.

O material que Wang e sua equipe criaram restaura todas as propriedades necessárias para uso como dielétrico em eletrônicos vestíveis - resistência mecânica, força de ruptura para proteger contra picos, resistividade elétrica, condutividade térmica e dielétrica, ou isolante, propriedades. Eles publicaram suas descobertas online em Materiais Funcionais Avançados .

A maioria dos materiais autocuráveis ​​são macios ou "semelhantes a goma", "disse Wang, mas o material que ele e seus colegas criaram é muito difícil em comparação. Sua equipe adicionou nanofolhas de nitreto de boro a um material de base de polímero plástico. Como o grafeno, nanofolhas de nitreto de boro são bidimensionais, mas em vez de conduzir eletricidade como o grafeno, eles resistem e se isolam contra ela.

"A maioria das pesquisas em materiais eletrônicos autocuráveis ​​se concentrou na condutividade elétrica, mas os dielétricos foram negligenciados, "disse Wang." Precisamos de elementos condutores nos circuitos, mas também precisamos de isolamento e proteção para microeletrônica. "

O material é capaz de autocurar porque as nanofolhas de nitreto de boro se conectam umas às outras com grupos de ligações de hidrogênio funcionalizados em sua superfície. Quando duas peças são colocadas próximas, a atração eletrostática que ocorre naturalmente entre os dois elementos de ligação os aproxima. Quando a ligação de hidrogênio é restaurada, as duas peças são "curadas". Dependendo da porcentagem de nanofolhas de nitreto de boro adicionadas ao polímero, esta autocura pode exigir calor ou pressão adicional, mas algumas formas do novo material podem se autocurar em temperatura ambiente quando colocadas próximas umas das outras.

Ao contrário de outros materiais curáveis ​​que usam ligações de hidrogênio, as nanofolhas de nitreto de boro são impermeáveis ​​à umidade. Isso significa que os dispositivos que usam esse material dielétrico podem operar com eficácia em contextos de alta umidade, como no chuveiro ou na praia.

"Esta é a primeira vez que um material autocurável foi criado e pode restaurar várias propriedades em várias quebras, e vemos isso sendo útil em muitos aplicativos, "disse Wang.

Lixin Xing, Penn State e Harbin Institute of Technology; Qi Li, Guangzu Zhang, Xiaoshan Zhang e Feihua Liu, tudo em Penn State; e Li Liuand Yudong Huang, Harbin Institute of Technology, colaborou nesta pesquisa.

O China Scholarship Council apoiou esta pesquisa.