Formazione di un IDL all'interfaccia di due ionoelastomeri di carica opposta. (A) Illustrazione schematica di una giunzione polianione/policatione. All'interno di ogni ionoelastomero sono incorporati elettrodi di nanotubi di carbonio ad alta superficie, con conseguente EDL a bassa impedenza (alta capacità). (B) Strutture chimiche del polianione ES e policatione AT. (C) diagramma di Nyquist e (D) diagramma di fase di Bode delle misurazioni dell'impedenza alternata. Il riquadro in (C) mostra un ingrandimento del diagramma di Nyquist nella regione a bassa impedenza. Le linee grigie rappresentano gli accoppiamenti del modello di circuito equivalente mostrato nell'inserto di (D) ai dati di impedenza ac, dove RC, RB, e CB corrispondono alla resistenza di contatto, resistenza di massa, e capacità di polarizzazione di massa, rispettivamente. Un elemento di fase costante (CPE) viene utilizzato per descrivere l'EDL (per ES/ES e AT/AT) o l'IDL (per ES/AT). Z′, parte reale di impedenza complessa; Z′′, parte immaginaria di un'impedenza complessa. Credito: Scienza (2020). DOI:10.1126/science.aay8467
Un team di ricercatori dell'Università del Massachusetts e dell'Università di Harvard ha sviluppato un tipo di tecnologia ionotronica che non richiede elettroliti liquidi. Nel loro articolo pubblicato sulla rivista Scienza , il gruppo descrive diversi dispositivi ionici che hanno costruito e possibili usi per loro. Dace Gao e Pooi See Lee con la Nanyang Technological University hanno pubblicato un pezzo di Prospettiva che delinea il lavoro del team nello stesso numero della rivista.
Negli ultimi anni, le aziende che producono dispositivi di elettronica di consumo hanno promesso prodotti che gli utenti possono piegare:ciò consentirebbe lo sviluppo di prodotti come i dispositivi indossabili. Finora, ci sono stati pochissimi nuovi prodotti, però. A causa di ciò, gli scienziati hanno rivolto la loro attenzione alla tecnologia ionotronica in cui i portatori di carica sono ioni anziché elettroni. Ma ciò, pure, ha incontrato alcuni ostacoli, più notoriamente, la necessità di elettroliti liquidi, che possono fuoriuscire o subire perdite per evaporazione. In questo nuovo sforzo, i ricercatori del Massachusetts hanno trovato un modo per creare dispositivi ionotronici che non richiedono elettroliti liquidi, forse aprendo la strada a nuovi tipi di dispositivi elettronici di consumo.
Per creare i loro nuovi dispositivi, i ricercatori hanno utilizzato due elastici, ionoelastomeri gommosi:policationi e polianioni. Con la policazione, gruppi solfato caricati positivamente sono stati fissati alle catene elastomeriche mentre i controioni negativi potevano fluire facilmente. I polianioni sono stati realizzati allo stesso modo ma con le cariche invertite. Combinandoli, i ricercatori sono stati in grado di creare un dispositivo che consentisse alla corrente di muoversi in una sola direzione:un diodo analogico. Hanno anche creato un transistor posizionando la policatione tra due polianioni. E hanno costruito un trasduttore posizionando un polianione sopra un policatione e poi aggiungendo uno strato dielettrico VHB sopra e un nanotubo di carbonio sotto.
Tutti i dispositivi costruiti dal team erano sia morbidi che elastici, il che suggerisce che dispositivi con materiali simili potrebbero presto iniziare a comparire nei dispositivi consumer. Gao e See Lee suggeriscono che la tecnologia potrebbe essere utilizzata anche per creare un'interfaccia tra una macchina e un essere umano, notando che entrambi usano ioni come portatori di segnale.
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