La flessione ripetuta provoca danni irreparabili ai conduttori flessibili sotto forma di crepe microscopiche. Lo sviluppo di modi convenienti per affrontare questo problema è un prerequisito prima che i dispositivi elettronici flessibili trovino la loro strada nelle nostre vite. Credito:DGIST
La prospettiva della commercializzazione e dell'applicazione su vasta scala dell'elettronica flessibile ha spinto i ricercatori di tutto il mondo alla ricerca di modi ingegnosi per migliorare le prestazioni e la durata. Dai dispositivi intelligenti indossabili alle celle solari e ai sensori sanitari, l'elettronica flessibile è molto promettente in ingegneria Sfortunatamente, i dispositivi flessibili sono solitamente fragili come sembrano; deformazioni meccaniche come la flessione possono indurre la formazione e la propagazione di crepe microscopiche che alla fine causano il guasto dei dispositivi.
In un recente studio, un gruppo di ricerca guidato dal professor Jae Eun Jang del Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology ha trovato un metodo per migliorare notevolmente la durata degli elettrodi e dei transistor flessibili a film sottile, componenti chiave dell'elettronica. Il metodo è semplice:prendi una pellicola conduttiva flessibile standard e riempila con fori di dimensioni micrometriche a zigzag.
I ricercatori hanno effettivamente tratto ispirazione dall'ingegneria civile, come spiega il prof. Jang. "Ci è capitato di passare da un cantiere edile quando abbiamo visto lastre di acciaio con fori, spesso utilizzato in edilizia. Sapevamo che queste piastre in acciaio con fori sono utilizzate per ridurre lo stress. Abbiamo pensato che questo metodo potesse essere una soluzione anche nel mondo dei micrometri e, sulla base di questa idea, abbiamo iniziato a condurre esperimenti." Nel campo della meccanica, la parola "stress" si riferisce alle forze che le particelle di un materiale esercitano l'una sull'altra. Le forze esterne aumentano lo stress di un materiale e possono indurre la formazione di crepe.
Nei normali conduttori flessibili a film sottile, le crepe si formano in posizioni casuali quando vengono piegate. Però, se il conduttore flessibile porta la serie di fori di dimensioni micrometriche, la distribuzione delle sollecitazioni del materiale cambia in modo che le cricche si formino solo in punti specifici vicino ai bordi dei fori e si propaghino per una breve distanza. Questo, come dimostrato attraverso simulazioni ed esperimenti, hanno permesso ai loro elettrodi metallici flessibili di sopportare migliaia di movimenti di flessione. Il professor Jang afferma:"I nostri dispositivi sono stati in grado di mantenere una conduttività fino a 300, 000 cicli di piegatura, il che significa che possono essere piegati più di 80 volte al giorno per 10 anni". rispetto ad altri metodi per migliorare la durata dei dispositivi elettronici flessibili, l'approccio proposto è poco costoso e di facile adozione utilizzando apparecchiature già impiegate nell'industria espositiva.