Imagine una pantalla digital flexible que se cura sola cuando se agrieta, o un robot emisor de luz que localiza a los supervivientes en la oscuridad, entornos peligrosos o realiza tareas agrícolas y de exploración espacial. Un material novedoso desarrollado por un equipo de investigadores de NUS podría convertir estas ideas en realidad.

El nuevo material estirable, cuando se utiliza en dispositivos condensadores emisores de luz, permite una iluminación altamente visible a voltajes de funcionamiento mucho más bajos, y también es resistente a los daños debido a sus propiedades de autocuración.

Esta innovación, llamado HELIOS (que significa curable, Dispositivo estirable optoelectrónico de iluminación de campo bajo, fue logrado por el profesor asistente Benjamin Tee y su equipo del Instituto NUS de Innovación y Tecnología en Salud y Ciencia e Ingeniería de Materiales NUS. Los resultados de la investigación se informaron por primera vez en Materiales de la naturaleza el 16 de diciembre de 2019.

Durable, material de bajo consumo para wearables electrónicos de próxima generación y robots blandos

"Los materiales optoelectrónicos extensibles convencionales requieren alto voltaje y altas frecuencias para lograr un brillo visible, lo que limita la portabilidad y la vida útil. Estos materiales también son difíciles de aplicar de forma segura y silenciosa en interfaces hombre-máquina. "explicó el profesor asistente Tee, quien también es de Ingeniería Eléctrica e Informática de NUS, N.1 Instituto de Salud y el programa de Sistemas Electrónicos Flexibles Integrados Híbridos.

Para superar estos desafíos, el equipo de cinco investigadores de NUS comenzó a estudiar y experimentar con posibles soluciones en 2018, y finalmente desarrolló HELIOS después de un año.

Para reducir las condiciones de funcionamiento electrónico de los materiales optoelectrónicos extensibles, el equipo desarrolló un material que tiene una permitividad dieléctrica muy alta y propiedades de autocuración. El material es transparente, Lámina de caucho elástica compuesta por una mezcla única de fluoroelastómero y tensioactivo. La alta permitividad dieléctrica le permite almacenar más cargas electrónicas a voltajes más bajos, permitiendo un brillo más alto cuando se usa en un dispositivo capacitor emisor de luz.

A diferencia de los condensadores emisores de luz extensibles existentes, Los dispositivos habilitados para HELIOS pueden encenderse a voltajes cuatro veces más bajos, y lograr una iluminación 20 veces más brillante. También logró una iluminación de 1460 cd / m ² a 2,5 V / µm, el más brillante alcanzado por los condensadores emisores de luz extensibles hasta la fecha, y ahora es comparable al brillo de las pantallas de los teléfonos móviles. Debido al bajo consumo de energía, HELIOS puede lograr una vida útil más larga, ser utilizado de forma segura en interfaces hombre-máquina, y tener alimentación inalámbrica para mejorar la portabilidad.

HELIOS también es resistente a roturas y pinchazos. Los enlaces reversibles entre las moléculas del material se pueden romper y reformar, permitiendo de ese modo que el material se autorecupere en condiciones ambientales ambientales.

Describiendo el impacto potencial de HELIOS, El profesor asistente Tee dijo:"La luz es un modo esencial de comunicación entre humanos y máquinas. A medida que los humanos se vuelven cada vez más dependientes de las máquinas y los robots, El uso de HELIOS tiene un gran valor para crear dispositivos o pantallas emisores de luz "invencibles" que no solo sean duraderos sino también energéticamente eficientes. Esto podría generar ahorros de costos a largo plazo para fabricantes y consumidores, reducir los residuos electrónicos y el consumo de energía, y a la vez, permiten que las tecnologías de visualización avanzadas se conviertan en monederos y respetuosas con el medio ambiente ".

Por ejemplo, HELIOS se puede utilizar para fabricar pantallas inalámbricas de larga duración a prueba de daños. También puede funcionar como una piel electrónica iluminadora para que los robots blandos autónomos se implementen para la agricultura interior inteligente. misiones espaciales o zonas de desastre. Tener un bajo poder La piel iluminada autorreparable proporcionará iluminación de seguridad para que el robot maniobre en la oscuridad mientras permanece operativo durante períodos prolongados.

El equipo de NUS ha solicitado una patente para el nuevo material, y busca ampliar la tecnología para envases especiales, luces de seguridad, dispositivos portátiles, Aplicaciones automotrices y robóticas.