Investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte han creado conductores transparentes que funcionan gracias al diseño "nano-acordeón" de las estructuras. Los conductores se pueden utilizar en una amplia variedad de aplicaciones, como la electrónica flexible, Pantallas extensibles o sensores portátiles.

"No hay conductores, materiales transparentes y elásticos en la naturaleza, así que tuvimos que crear uno, "dice Abhijeet Bagal, un doctorado estudiante de ingeniería mecánica y aeroespacial en NC State y autor principal de un artículo que describe el trabajo.

"Nuestra técnica utiliza geometría para estirar materiales frágiles, que se inspira en los manantiales que vemos en la vida cotidiana, "Dice Bagal." Lo único diferente es que lo hicimos mucho más pequeño ".

Los investigadores comienzan creando una plantilla de polímero tridimensional sobre un sustrato de silicio. La plantilla tiene la forma de una serie de rectángulos espaciados uniformemente. La plantilla está recubierta con una capa de óxido de zinc dopado con aluminio, cual es el material conductor, y se aplica un polímero elástico al óxido de zinc. Luego, los investigadores le dan la vuelta a todo y eliminan el silicio y la plantilla.

Lo que queda atrás es una serie de simétricos, crestas de óxido de zinc sobre un sustrato elástico. Debido a que tanto el óxido de zinc como el polímero son transparentes, la estructura es transparente. Y es estirable porque las crestas de óxido de zinc permiten que la estructura se expanda y contraiga, como el fuelle de un acordeón.

"También podemos controlar el grosor de la capa de óxido de zinc, y han realizado pruebas exhaustivas con capas de entre 30 y 70 nanómetros de espesor, "dice Erinn Dandley, un doctorado estudiante de ingeniería química y biomolecular en NC State y coautor del artículo. "Esto es importante porque el espesor del óxido de zinc afecta la óptica de la estructura, propiedades eléctricas y mecánicas ".

Las plantillas tridimensionales utilizadas en el proceso están diseñadas con precisión, usando nanolitografía, porque las dimensiones de cada cresta afectan directamente la capacidad de estiramiento de la estructura. Cuanto más alta sea cada cresta, cuanto más estirable es la estructura. Esto se debe a que la estructura se estira al hacer que los dos lados de una cresta se doblen en la base, como una persona que hace una división.

La estructura se puede estirar repetidamente sin romperse. Y aunque hay cierta pérdida de conductividad la primera vez que se estira el nanoacordeón, el estiramiento adicional no afecta la conductividad.

"Lo más interesante para nosotros es que este enfoque combina la ingeniería con un toque de química de superficie para controlar con precisión la geometría del nanoacordeón, composición y, por último, sus propiedades generales del material, "dice Chih-Hao Chang, profesor asistente de ingeniería mecánica y aeroespacial en NC State y autor correspondiente del artículo. "Ahora estamos trabajando en formas de mejorar la conductividad de las estructuras de nano-acordeón. Y en algún momento queremos encontrar una manera de ampliar el proceso".

Los investigadores también están experimentando con la técnica utilizando otros materiales conductores para determinar su utilidad en la creación de materiales no transparentes. conductores elásticos.

El papel, "Estructuras de nano acordeón multifuncionales para conductores transparentes extensibles, "se publica en línea en la revista Materiales Horizontes .