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Os pesquisadores revelam um método novo para fabricar um nanomembrane altamente condutor e elástico

Da “a eletrônica pele” é finamente a eletrônica flexível que poderia ser montada na pele. Quando puder soar como algo fora da ficção científica, antecipa-se que logo tais dispositivos podem servir como dispositivos da próxima geração com uma vasta gama de aplicações tais como a monitoração de saúde, o diagnóstico da saúde, a realidade virtual, e a relação da humano-máquina.

Enquanto se espera, criar tais dispositivos exige os componentes que são macios e stretchable ser mecanicamente compatíveis com a pele humana. Um dos componentes vitais da eletrônica da pele é um condutor intrìnseca stretchable que transmita sinais elétricos entre dispositivos.

Para a operação segura e o desempenho de alta qualidade, um condutor stretchable que caracterize a espessura ultrathin, metal-como a condutibilidade, stretchability alto, e a facilidade do patternability são exigidos. Apesar da pesquisa extensiva, não era ainda possível desenvolver um material que possuísse todas estas propriedades simultaneamente, devido ao facto de que têm frequentemente um comércio-offs entre um outro.

Conduzido pelo professor HYEON Taeghwan e KIM Dae-Hyeong, pesquisadores no centro para a pesquisa do Nanoparticle dentro do instituto para a ciência básica (IBS) em Seoul, Coreia do Sul revelou um método novo para fabricar um material composto numa forma do nanomembrane, que vem com todas as propriedades acima mencionadas. O material composto novo consiste nos nanowires do metal que são embalados firmemente em um monolayer dentro do filme de borracha ultrathin.

Este material novo foi feito usando um processo que a equipe desenvolvida chamasse do “um método do conjunto flutuador”. O conjunto do flutuador aproveita-se do efeito de Marangoni, que ocorre em duas fases líquidas com tensões de superfície diferentes. Quando há um inclinação na tensão de superfície, um fluxo de Marangoni está gerado longe da região com tensão do intradorso para a região com tensão de superfície mais alta. Isto significa isso deixar cair um líquido com tensão do intradorso na superfície da água abaixa a tensão de superfície localmente, e o fluxo resultante de Marangoni faz com que o líquido deixado cair espalhe fina através da superfície da água.

O nanomembrane é criado usando um método do conjunto do flutuador que consista em um processo da três-etapa. A primeira etapa envolve deixar cair uma solução composta, que seja uma mistura de nanowires, de borracha dissolvida no tolueno, e de álcool etílico do metal, na superfície da água.

A fase da tolueno-borracha permanece acima da água devido a sua propriedade hidrofóbica, quando os nanowires terminarem acima na relação entre a água e as fases do tolueno. O álcool etílico dentro da solução mistura com água para abaixar a tensão de superfície local, que gera o fluxo de Marangoni que as propagações para fora e impedem a agregação dos nanowires.

Isto monta os nanomaterials em um monolayer na relação entre a água e uma borracha muito fina/filme solvente. Na segunda etapa, o surfactant é deixado cair para gerar uma segunda onda do fluxo de Marangoni que comprime firmemente os nanowires. Finalmente, na terceira etapa, o tolueno é evaporado e um nanomembrane com uma estrutura original em que um monolayer altamente comprimido dos nanowires é encaixado parcialmente em um filme de borracha ultrathin é obtido.

Sua estrutura original permite a distribuição eficiente da tensão no filme de borracha ultrathin, conduzindo às propriedades físicas excelentes, tais como um stretchability sobre de 1.000%, e uma espessura de somente 250 nanômetro. A estrutura igualmente permite o empilhamento da soldadura fria e da bi-camada do nanomembrane em se, que conduz à metal-como a condutibilidade sobre 100.000 S/cm.

Além disso, os pesquisadores demonstraram que o nanomembrane pode ser modelado usando a fotolitografia, que é uma tecnologia chave que seja amplamente utilizada para fabricar dispositivos de semicondutor comerciais e eletrônica avançada. Conseqüentemente, espera-se que o nanomembrane pode servir como um material novo da plataforma para a eletrônica da pele.

Source:
Journal reference:

Jung, D., et al. (2021) Highly conductive and elastic nanomembrane for skin electronics. Science. doi.org/10.1126/science.abh4357.