Los investigadores han descubierto un nuevo conductor transparente que se puede plegar o estirar y soltar, resultando en una gran curvatura o una deformación significativa, al menos 10, 000 veces sin mostrar signos de fatiga.

Este es un paso crucial en la creación de una nueva generación de dispositivos electrónicos plegables (piense en un televisor de pantalla plana que se pueda enrollar para una fácil portabilidad) y dispositivos médicos implantables. La obra, publicado el lunes en el procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias , empareja nanomedicina de oro con un sustrato estirable hecho con polidimetilsiloxano, o PDMS.

El sustrato se estira antes de que se le coloque la nano malla de oro, un proceso conocido como "preestirado", y el material no mostró signos de fatiga cuando se estiró cíclicamente a una tensión de más del 50 por ciento.

La nanomatriz de oro también resultó propicia para el crecimiento celular, indicando que es un buen material para dispositivos médicos implantables.

La fatiga es un problema común para los investigadores que intentan desarrollar un sistema conductor transparente, hacer muchos materiales que tengan buena conductividad eléctrica, Flexibilidad y transparencia:los tres son necesarios para la electrónica plegable:se desgastan demasiado rápido para ser prácticos. dijo Zhifeng Ren, físico de la Universidad de Houston e investigador principal del Centro de Superconductividad de Texas, quien fue el autor principal del artículo.

El nuevo material, producido por litografía de límites de grano, resuelve ese problema, él dijo.

Además de Ren, otros investigadores del proyecto incluyeron a Chuan Fei Guo y Ching-Wu "Paul" Chu, ambos de UH; Zhigang Suo, Qihan Liu y Yecheng Wang, todos de la Universidad de Harvard, y Guohui Wang y Zhengzheng Shi, ambos del Instituto de Investigación Metodista de Houston.

En ciencia de materiales, "fatiga" se utiliza para describir el daño estructural de un material causado por movimientos o presiones repetidos, conocido como "ciclo de tensión". Doblar un material suficientes veces, y se daña o se rompe. Eso significa que los materiales no son lo suficientemente duraderos para dispositivos electrónicos o biomédicos de consumo.

"Los materiales metálicos a menudo presentan un ciclo de fatiga elevado, y la fatiga ha sido una enfermedad mortal para los metales, "escribieron los investigadores.

"Debilitamos la restricción del sustrato al hacer que la interfaz entre la nanomatriz de Au (oro) y el PDMS sea resbaladiza, y esperar que la nanomatriz de Au logre una superestirabilidad y una alta resistencia a la fatiga, ", escribieron en el documento." Libre de fatiga aquí significa que tanto la estructura como la resistencia no cambian o tienen pocos cambios después de muchos ciclos de deformación ".

Como resultado, ellos informaron, "la nanomatriz de Au no presenta fatiga por deformación cuando se estira al 50 por ciento durante 10, 000 ciclos ".

Muchas aplicaciones requieren un estiramiento menos dramático, y muchos materiales se rompen con mucho menos estiramiento, por lo que la combinación de un rango suficientemente grande para el estiramiento y la capacidad de evitar la fatiga durante miles de ciclos indica un material que seguirá siendo productivo durante un largo período de tiempo. , Dijo Ren.

La litografía del límite de grano implicó un proceso de metalización por despegue de dos capas, que incluía una capa de máscara de óxido de indio y una capa de sacrificio de óxido de silicio y ofrece un buen control sobre las dimensiones de la estructura de la malla.

Los investigadores utilizaron células de fibroblastos embrionarios de ratón para determinar la biocompatibilidad; ese, junto con el hecho de que la capacidad de estiramiento de la nanomatriz de oro sobre un sustrato resbaladizo se asemeja al bioambiente de las superficies de tejidos u órganos, sugieren que la nanomadera "podría implantarse en el cuerpo como un electrodo de marcapasos, una conexión con las terminaciones nerviosas o el sistema nervioso central, un corazón palpitante, etcétera, " ellos escribieron.

El laboratorio de Ren informó sobre la mecánica de hacer un nuevo material eléctrico transparente y estirable, usando nanomaesca de oro, en un artículo publicado en Comunicaciones de la naturaleza en enero de 2014.

Este trabajo se expande en eso, produciendo el material de una manera diferente para permitir que permanezca libre de fatiga durante miles de ciclos.