Las películas delgadas tradicionales utilizadas en la electrónica flexible son propensas a agrietarse y rasgarse debido a su fragilidad inherente. Esta limitación ha dificultado la adopción generalizada de componentes electrónicos flexibles en dispositivos que experimentan flexiones y flexiones repetidas. Para abordar este desafío, los investigadores de Berkeley se centraron en crear un material que pudiera soportar estas tensiones mecánicas sin comprometer su capacidad eléctrica.
El equipo, dirigido por el profesor Lihua Jin y el estudiante graduado Yuxuan Lin, se inspiró en la resistencia excepcional de los nanotubos de carbono. Los nanotubos de carbono son estructuras cilíndricas compuestas de láminas de grafeno enrolladas y son famosos por su alta resistencia a la tracción y conductividad eléctrica. Sin embargo, la incorporación de nanotubos de carbono en películas delgadas ha resultado difícil debido a su tendencia a agregarse y formar haces, lo que puede alterar la uniformidad y la calidad de la película.
Para superar este obstáculo, los investigadores idearon un método único para sintetizar nanotubos de carbono directamente dentro de la película delgada. Al controlar las condiciones de crecimiento, pudieron crear una red de nanotubos de carbono alineados verticalmente que están uniformemente dispersos por toda la película. Esta novedosa estructura de nanotubos actúa como un andamio de refuerzo que mejora significativamente el rendimiento.
Los resultados experimentales demostraron que las películas delgadas reforzadas con nanotubos exhibían una dureza y flexibilidad notables. En comparación con las películas delgadas convencionales, estas películas reforzadas mostraron un aumento de seis veces en la resistencia al desgarro y una mejora de 20 veces en la flexibilidad. Además, las películas conservaron su excelente conductividad eléctrica, lo que garantiza un transporte de carga eficiente.
El desarrollo de esta estructura reforzada con nanotubos representa un importante avance en la búsqueda de dispositivos electrónicos flexibles y duraderos. Al integrar las propiedades excepcionales de los nanotubos de carbono en películas delgadas, los investigadores han creado un material que puede soportar los rigores de la flexión y la flexión sin comprometer su capacidad eléctrica.
Las implicaciones de este avance se extienden mucho más allá del ámbito de la electrónica flexible. La técnica de refuerzo de nanotubos podría aplicarse a diversos materiales de película delgada, como células solares, sensores y dispositivos de almacenamiento de energía, para mejorar su durabilidad y ampliar su gama de aplicaciones.
Los hallazgos de esta investigación fueron publicados en la prestigiosa revista "Nature Nanotechnology" y han atraído considerable atención por parte de la comunidad científica. El trabajo abre nuevas vías para el desarrollo de productos de próxima generación que sean más flexibles, duraderos y versátiles, allanando el camino para una gama más amplia de aplicaciones innovadoras en diversos campos.
