p "Skin Electronics" são finos, eletrônicos flexíveis que podem ser montados na pele. Embora possa soar como algo saído da ficção científica, prevê-se que em breve esses dispositivos servirão em uma ampla gama de aplicações, como monitoramento de saúde, diagnóstico de saúde, realidade virtual, e interface homem-máquina. p A criação de tais dispositivos requer componentes macios e extensíveis para serem mecanicamente compatíveis com a pele humana. Um dos componentes vitais da eletrônica da pele é um condutor intrinsecamente extensível que transmite sinais elétricos entre dispositivos. Para operação confiável e desempenho de alta qualidade, um condutor elástico que apresenta espessura ultrafina, condutividade semelhante a metal, alta elasticidade, e facilidade de padronização é necessária. Apesar da extensa pesquisa, ainda não foi possível desenvolver um material que possua todas essas propriedades simultaneamente, devido ao fato de que muitas vezes têm trade-offs entre si.

p Liderado pelo professor Hyeon Taeghwan e Kim Dae-Hyeong, pesquisadores do Center for Nanoparticle Research do Institute for Basic Science (IBS) em Seul, A Coreia do Sul revelou um novo método para fabricar um material composto na forma de nanomembrana, que vem com todas as propriedades mencionadas acima. O novo material composto consiste em nanofios de metal firmemente embalados em uma monocamada dentro de um filme de borracha ultrafino.

p Este novo material foi feito usando um processo que a equipe desenvolveu, denominado "método de montagem flutuante". A montagem do flutuador aproveita o efeito Marangoni, que ocorre em duas fases líquidas com diferentes tensões superficiais. Quando há um gradiente na tensão superficial, um fluxo de Marangoni é gerado afastando-se da região de menor tensão superficial em direção à região de maior tensão superficial. Isso significa que derramar um líquido com menor tensão superficial na superfície da água diminui a tensão superficial localmente, e o fluxo de Marangoni resultante faz com que o líquido derramado se espalhe finamente pela superfície da água.

p A nanomembrana é criada usando um método de montagem flutuante que consiste em um processo de três etapas. A primeira etapa envolve descartar uma solução composta, que é uma mistura de nanofios de metal, borracha dissolvida em tolueno, e etanol, na superfície da água. A fase de borracha de tolueno permanece acima da água devido à sua propriedade hidrofóbica, enquanto os nanofios acabam na interface entre as fases de água e tolueno. O etanol dentro da solução se mistura com a água para diminuir a tensão superficial local, que gera um fluxo Marangoni que se propaga para fora e impede a agregação dos nanofios. Isso reúne os nanomateriais em uma monocamada na interface entre a água e uma película muito fina de borracha / solvente. Na segunda etapa, o surfactante é descartado para gerar uma segunda onda de fluxo de Marangoni que compacta os nanofios. Finalmente, na terceira etapa, o tolueno é evaporado e uma nanomembrana com uma estrutura única na qual uma monocamada altamente compactada de nanofios é parcialmente embutida em um filme de borracha ultrafino é obtida.

p Sua estrutura única permite distribuição eficiente de tensão em filme de borracha ultrafino, levando a excelentes propriedades físicas, como uma elasticidade de mais de 1, 000%, e uma espessura de apenas 250 nm. A estrutura também permite a soldagem a frio e o empilhamento de duas camadas da nanomembrana uma sobre a outra, o que leva a uma condutividade semelhante a metal acima de 100, 000 S / cm. Além disso, os pesquisadores demonstraram que a nanomembrana pode ser padronizada usando fotolitografia, que é uma tecnologia-chave amplamente utilizada para a fabricação de dispositivos semicondutores comerciais e eletrônicos avançados. Portanto, espera-se que a nanomembrana possa servir como uma nova plataforma de material para a eletrônica da pele.

p As implicações deste estudo podem ir muito além do desenvolvimento da eletrônica da pele. Embora este estudo tenha apresentado um material composto que consiste em nanofios de prata dentro da borracha de estireno-etileno-butileno-estireno (SEBS), também é possível usar o método de montagem flutuante em vários nanomateriais, como nanomateriais magnéticos e nanomateriais semicondutores, bem como outros tipos de elastômeros, como TPU e SIS. Portanto, Espera-se que a montagem flutuante possa abrir novos campos de pesquisa envolvendo vários tipos de nanomembranas com diferentes funções.

p O estudo está publicado na revista Ciência .