Los materiales electrónicos han sido un obstáculo importante para el avance de la electrónica flexible porque los materiales existentes no funcionan bien después de romperse y curarse. Un nuevo material electrónico creado por un equipo internacional, sin embargo, Puede curar todas sus funciones automáticamente incluso después de romperse varias veces. Este material podría mejorar la durabilidad de los dispositivos electrónicos portátiles.

"Los dispositivos electrónicos portátiles y flexibles están sujetos a deformaciones mecánicas con el tiempo, que podría destruirlos o romperlos, "dijo Qing Wang, profesor de ciencia e ingeniería de materiales, Penn State. "Queríamos encontrar un material electrónico que se reparara a sí mismo para restaurar toda su funcionalidad, y hágalo después de varios descansos ".

Los materiales autocurables son aquellos que, después de resistir deformaciones físicas, como ser cortado por la mitad, naturalmente se reparan a sí mismos con poca o ninguna influencia externa.

En el pasado, los investigadores han podido crear materiales autocurables que pueden restaurar una función después de romperse, pero restaurar un conjunto de funciones es fundamental para crear dispositivos electrónicos portátiles eficaces. Por ejemplo, si un material dieléctrico conserva su resistividad eléctrica después de la autocuración pero no su conductividad térmica, que podría poner los dispositivos electrónicos en riesgo de sobrecalentamiento.

El material que Wang y su equipo crearon restaura todas las propiedades necesarias para su uso como dieléctrico en dispositivos electrónicos portátiles:resistencia mecánica, resistencia a la rotura para proteger contra sobretensiones, resistividad electrica, conductividad térmica y dieléctrico, o aislante, propiedades. Publicaron sus hallazgos en línea en Materiales funcionales avanzados .

La mayoría de los materiales autocurables son blandos o "como goma de mascar, "dijo Wang, pero el material que él y sus colegas crearon es muy duro en comparación. Su equipo agregó nanohojas de nitruro de boro a un material base de polímero plástico. Como el grafeno las nanohojas de nitruro de boro son bidimensionales, pero en lugar de conducir electricidad como el grafeno, la resisten y la aíslan.

"La mayoría de las investigaciones sobre materiales electrónicos autocurables se han centrado en la conductividad eléctrica, pero se han pasado por alto los dieléctricos, ", dijo Wang." Necesitamos elementos conductores en los circuitos, pero también necesitamos aislamiento y protección para la microelectrónica ".

El material es capaz de autocurarse porque las nanoláminas de nitruro de boro se conectan entre sí con grupos de enlace de hidrógeno funcionalizados en su superficie. Cuando dos piezas se colocan muy cerca, la atracción electrostática que se produce naturalmente entre ambos elementos de enlace los acerca entre sí. Cuando se restablece el enlace de hidrógeno, las dos piezas están "curadas". Dependiendo del porcentaje de nanohojas de nitruro de boro agregadas al polímero, esta autocuración puede requerir calor o presión adicional, pero algunas formas del nuevo material pueden curarse por sí solas a temperatura ambiente cuando se colocan una al lado de la otra.

A diferencia de otros materiales curables que utilizan enlaces de hidrógeno, Las nanoláminas de nitruro de boro son impermeables a la humedad. Esto significa que los dispositivos que utilizan este material dieléctrico pueden funcionar eficazmente en contextos de alta humedad, como en una ducha o en una playa.

"Esta es la primera vez que se crea un material autocurable que puede restaurar múltiples propiedades en múltiples rupturas, y vemos que esto es útil en muchas aplicaciones, "dijo Wang.

Lixin Xing, Penn State y el Instituto de Tecnología de Harbin; Qi Li, Guangzu Zhang, Xiaoshan Zhang y Feihua Liu, todo en Penn State; y Li Liuand Yudong Huang, Instituto de Tecnología de Harbin, colaboró ​​en esta investigación.

El Consejo de Becas de China apoyó esta investigación.