Nanoingenieros de la Universidad de California, San Diego se pregunta qué sería posible si los materiales semiconductores fueran flexibles y estirables sin sacrificar la función electrónica.

La electrónica flexible actual ya está habilitando una nueva generación de sensores portátiles y otros dispositivos electrónicos móviles. Pero esta electrónica flexible, en el que se aplican materiales semiconductores muy delgados a un delgado, sustrato flexible en patrones ondulados y luego se aplica a una superficie deformable como piel o tela, todavía se construyen alrededor de materiales compuestos duros que limitan su elasticidad.

Escribiendo en el diario Química de Materiales , El profesor de la Escuela de Ingeniería Jacobs de UC San Diego, Darren Lipomi, informa sobre varios descubrimientos nuevos de su equipo que podrían conducir a productos electrónicos que sean "molecularmente extensibles".

Lipomi comparó la diferencia entre la electrónica flexible y elástica con lo que sucedería si intentaras envolver una pelota de baloncesto con una hoja de papel o una hoja delgada de goma. El papel se arrugaría mientras que el caucho se amoldaría a la superficie de la pelota.

"Estamos desarrollando las reglas de diseño para una nueva generación de plástico, o mejor, caucho:electrónica para aplicaciones en energía, dispositivos biomédicos, dispositivos portátiles y adaptables para aplicaciones de defensa, y para la electrónica de consumo, ", dijo Lipomi." Estamos tomando estas reglas de diseño y haciendo química húmeda en el laboratorio para fabricar nuevos materiales de caucho semiconductores ".

Si bien la electrónica flexible basada en semiconductores de película delgada se acerca a la comercialización, los materiales y dispositivos electrónicos extensibles están en su infancia. Los materiales electrónicos estirables serían adaptables a superficies no planas sin arrugarse y podrían integrarse con las partes móviles de las máquinas y el cuerpo de una manera que los materiales que exhiben solo flexibilidad no podrían serlo. Por ejemplo, Una de las principales aplicaciones previstas por Lipomi es una "lona solar" de bajo costo que se puede plegar para empaquetar y estirar hacia atrás para suministrar energía de bajo costo a las aldeas rurales. operaciones de socorro en casos de desastre y las fuerzas armadas que operan en lugares remotos. Otro objetivo a largo plazo del laboratorio de Lipomi es producir polímeros electrónicos cuyas propiedades:elasticidad extrema, biodegradabilidad, y autorreparación:están inspirados en el tejido biológico para aplicaciones en prótesis y dispositivos biomédicos implantables.

Lipomi ha estado estudiando por qué las estructuras moleculares de estos semiconductores de "goma" hacen que algunos sean más elásticos que otros. En un proyecto publicado recientemente en la revista Macromolecules, el laboratorio de Lipomi descubrió que los polímeros con cadenas de siete átomos de carbono unidos producen exactamente el equilibrio correcto de estirabilidad y funcionalidad. Ese equilibrio es clave para producir dispositivos que sean "flexibles, estirable plegable y a prueba de fracturas ".

El equipo de Lipomi también ha creado un alto rendimiento, Polímero semiconductor elástico de "baja banda prohibida" que utiliza una nueva estrategia sintética que inventó el equipo. Los polímeros sólidos son parcialmente cristalinos, lo que les confiere buenas propiedades eléctricas, pero también hace que el material polimérico sea rígido y quebradizo. Al introducir aleatoriedad en la estructura molecular del polímero, El laboratorio de Lipomi aumentó su elasticidad en un factor de dos sin disminuir el rendimiento electrónico del material. Su descubrimiento, publicado en RSC Advances, también es útil para aplicaciones en dispositivos extensibles y ultraflexibles.