Immagine 1:una vasta gamma di dispositivi elettronici estensibili è in fase di studio, compresa questa matrice di transistor a film sottile, mostrato rilassato (L) e allungato a circa il 60% (R). I parametri del transistor rimangono pressoché invariati estendendosi fino al 140%. Credito:Matsuhisa, N. et al. Comunicazioni sulla natura. 25 luglio 2015/Creative Commons
L'elettronica estensibile rappresenta una nuova tecnologia promettente per i dispositivi indossabili di prossima generazione, secondo una recensione pubblicata su Scienza e tecnologia dei materiali avanzati .
La tecnologia ha molte possibili applicazioni per l'assistenza sanitaria, energia e militari. Ma ci sono diverse sfide legate alla ricerca di materiali e metodi di produzione adeguati. La sfida più grande per realizzare elettronica estensibile è che ogni componente deve sopportare di essere compresso, attorcigliato e applicato su superfici irregolari mantenendo le prestazioni, secondo l'autore della recensione Wei Wu, scienziato dei materiali presso l'Università di Wuhan, Cina.
Sono in fase di sviluppo molti diversi componenti elettronici estensibili. Ad esempio, conduttori ed elettrodi estensibili a basso costo vengono realizzati con nanofili d'argento e grafene. Un problema tecnico urgente è la necessità di dispositivi di conversione e accumulo di energia estensibili, come le batterie. Le batterie a base di zinco sono candidati promettenti; però, è necessario più lavoro per renderli commercialmente sostenibili.
Un'alternativa alle batterie sono i nanogeneratori estensibili, che può produrre elettricità da varie vibrazioni liberamente disponibili, come il vento o i movimenti del corpo umano. Le celle solari estensibili potrebbero anche essere utilizzate per alimentare dispositivi elettronici indossabili.
Immagine 2:Questa cella solare può essere allungata (L) o attorcigliata (R) senza degrado delle prestazioni. Credito:Nam, J. et al. Rapporti scientifici. 8 agosto 2017/Creative Commons
Integrando più componenti estensibili, come la temperatura, sensori di pressione ed elettrochimici, è possibile creare un materiale simile alla pelle umana che potrebbe utilizzare i segnali del sudore, lacrime o saliva in tempo reale, monitoraggio sanitario non invasivo, così come per protesi intelligenti o robot con capacità di rilevamento avanzate. Però, attualmente, la fabbricazione della pelle artificiale rimane complessa e dispendiosa in termini di tempo.
Attualmente ci sono due strategie principali per la produzione di elettronica estensibile. Il primo è quello di utilizzare materiali intrinsecamente estensibili, come la gomma, che può sopportare grandi deformazioni. Però, questi materiali hanno dei limiti, come un'elevata resistenza elettrica.
Il secondo metodo consiste nel rendere elastici i materiali non flessibili utilizzando un design innovativo. Per esempio, materiali semiconduttori fragili come il silicio possono essere coltivati su una superficie prestirata e quindi lasciati comprimere, creando onde di instabilità. Un'altra strategia prevede il collegamento di "isole" di materiali conduttivi rigidi utilizzando interconnessioni flessibili, come metalli teneri o liquidi. Le tecniche di piegatura ispirate agli origami possono essere utilizzate per realizzare dispositivi elettronici pieghevoli. Nel futuro, l'elettronica estensibile può essere migliorata con nuove capacità, come la comunicazione senza fili, auto-ricarica o addirittura auto-guarigione.
Il prossimo passo dopo i test di laboratorio è portare sul mercato dispositivi elettronici estensibili. Ciò richiede materiali più economici e più veloci, metodi di produzione scalabili, conclude l'autore della recensione.
