Los nanotubos doblados parecen líneas onduladas sobre una superficie plana. Crédito:Yong Zhu, Universidad Estatal de Carolina del Norte
Investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte han desarrollado un nuevo método para crear conductores elásticos hechos de nanotubos de carbono. lo que contribuirá a la producción a gran escala del material para su uso en una nueva generación de dispositivos electrónicos elásticos.
"Somos optimistas de que este nuevo enfoque podría conducir a la producción a gran escala de conductores extensibles, que luego aceleraría la investigación y el desarrollo de dispositivos electrónicos elásticos, "dice el Dr. Yong Zhu, profesor asistente de ingeniería mecánica y aeroespacial en NC State, y autor principal de un artículo que describe la nueva técnica.
Los dispositivos electrónicos estirables serían tanto más resistentes como capaces de adaptarse a diversas formas. Las aplicaciones potenciales incluyen dispositivos que se pueden incorporar a la ropa, dispositivos médicos implantables, y sensores que se pueden extender sobre vehículos aéreos no tripulados.
Para desarrollar estos componentes electrónicos extensibles, es necesario crear conductores que sean elásticos y que transmitan señales eléctricas de forma fiable independientemente de si se estiran o no.
Las líneas azules aquí representan nanotubos de carbono, mientras que el fondo gris representa el sustrato elástico. En la imagen superior, hay una superposición considerable de los nanotubos. En la imagen del medio, el sustrato se ha estirado, creando alguna separación de los nanotubos. En la imagen inferior, el sustrato está relajado, y los nanotubos se han doblado en líneas onduladas sobre una superficie plana. Crédito:Yong Zhu, Universidad Estatal de Carolina del Norte
Una forma de hacer que los materiales conductores sean más elásticos es "abrocharlos". El nuevo método de Zhu abrocha los nanotubos de carbono en el plano del sustrato. Piense en los nanotubos como formando líneas onduladas en una hoja de papel, en lugar de una forma de acordeón que zigzaguea hacia arriba y hacia abajo con solo las partes inferiores tocando la hoja de papel. El equipo de Zhu usó nanotubos de carbono porque son resistentes, estable, excelentes conductores y se pueden alinear en cintas.
El nuevo proceso comienza colocando nanotubos de carbono alineados sobre un sustrato elástico mediante un proceso de impresión por transferencia. A continuación, se estira el sustrato, que separa los nanotubos manteniendo su alineación paralela.
Sorprendentemente, cuando el sustrato está relajado, los nanotubos no vuelven a sus posiciones originales. En lugar de, los nanotubos se abrochan, creando lo que parece una colección de líneas onduladas paralelas sobre una superficie plana.
Los nanotubos de carbono ahora son elásticos, se pueden estirar, pero han conservado sus propiedades eléctricas.
El beneficio clave de este nuevo método es que hará que la fabricación de conductores elásticos sea significativamente más eficiente, porque los nanotubos de carbono se pueden aplicar antes de que se estire el sustrato. Esto es compatible con los procesos de fabricación existentes. "Por ejemplo, Las técnicas de impresión de rollo a rollo podrían adaptarse para aprovechar nuestro nuevo método, "Dice Zhu.
Un artículo que describe el nuevo enfoque, "Pandeo de nanotubos de carbono alineados como conductores estirables:una nueva estrategia de fabricación, "fue publicado en línea el 23 de enero en Materiales avanzados . Feng Xu es coautor del artículo, un doctorado estudiante en NC State. La investigación fue financiada por la National Science Foundation.
En otro periódico nuevo, El equipo de Zhu ha demostrado por primera vez que los nanotubos de carbono se pueden abrochar utilizando una técnica en la que el sustrato elástico se estira antes de aplicar los nanotubos. A continuación, se relaja el sustrato, obligando a los nanotubos a salirse del plano. Los nanotubos forman una cinta que se curva hacia arriba y hacia abajo como el fuelle de un acordeón. Esta segunda técnica se ha utilizado antes con otros materiales. Este segundo papel, "Cintas onduladas de nanotubos de carbono para conductores extensibles, "fue publicado el 19 de enero en Materiales funcionales avanzados .
