Investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte han creado las primeras bobinas de nanoalambre de silicio en un sustrato que se puede estirar a más del doble de su longitud original. acercándonos a la incorporación de dispositivos electrónicos extensibles en la ropa, dispositivos implantables de control de la salud, y muchas otras aplicaciones.

"Para crear dispositivos electrónicos extensibles, necesita colocar la electrónica en un sustrato estirable, pero los propios materiales electrónicos tienden a ser rígidos y frágiles, "dice el Dr. Yong Zhu, uno de los investigadores que crearon las nuevas bobinas de nanocables y profesor asistente de ingeniería mecánica y aeroespacial en NC State. "Nuestra idea era crear materiales electrónicos que se puedan adaptar en bobinas para mejorar su capacidad de estiramiento sin dañar la funcionalidad eléctrica de los materiales".

Otros investigadores han experimentado con materiales electrónicos "pandeados" en formas onduladas, que puede estirarse como el fuelle de un acordeón. Sin embargo, Zhu dice, las tensiones máximas para las estructuras onduladas ocurren en posiciones localizadas - los picos y valles - en las olas. Tan pronto como se alcance la tensión de falla en una de las posiciones localizadas, toda la estructura falla.

"Una forma ideal para adaptarse a una gran deformación conduciría a una distribución uniforme de la deformación a lo largo de toda la estructura; un resorte helicoidal es una de esas formas ideales, "Dice Zhu". Como resultado, los materiales ondulados no pueden acercarse al grado de estiramiento de las bobinas ". Zhu señala que la forma de la bobina es energéticamente favorable solo para estructuras unidimensionales, como cables.

El equipo de Zhu sometió a tensión un sustrato de caucho y utilizó niveles muy específicos de radiación ultravioleta y ozono para cambiar sus propiedades mecánicas. y luego colocó nanocables de silicio sobre el sustrato. Los nanocables formaron espirales al liberar la tensión. Otros investigadores han podido crear bobinas utilizando nanocables independientes, pero hasta ahora no han podido integrar directamente esas bobinas en un sustrato estirable.

Si bien las propiedades mecánicas de las nuevas bobinas permiten que se estiren un 104 por ciento adicional más allá de su longitud original, su rendimiento eléctrico no puede mantenerse de manera confiable en un rango tan grande, posiblemente debido a factores como el cambio de resistencia de contacto o la falla del electrodo, Dice Zhu. "Estamos trabajando para mejorar la confiabilidad del rendimiento eléctrico cuando las bobinas se estiran al límite de su estirabilidad mecánica, que probablemente supere el 100 por ciento, según nuestro análisis ".