I ricercatori della North Carolina State University hanno sviluppato conduttori altamente conduttivi ed elastici realizzati con fili d'argento su scala nanometrica (nanofili). Questi conduttori elastici potrebbero essere utilizzati per sviluppare dispositivi elettronici estensibili.

Il circuito estensibile sarebbe in grado di fare molte cose che la sua controparte rigida non può fare. Per esempio, una "pelle" elettronica potrebbe aiutare i robot a raccogliere oggetti delicati senza romperli, e display e antenne estensibili potrebbero allungare e comprimere telefoni cellulari e altri dispositivi elettronici senza influire sulle loro prestazioni. Però, il primo passo per rendere possibili tali applicazioni è produrre conduttori che siano elastici e in grado di trasmettere segnali elettrici in modo efficace e affidabile indipendentemente dal fatto che siano deformati.

Dottor Yong Zhu, un assistente professore di ingegneria meccanica e aerospaziale presso la NC State, e Feng Xu, un dottorato di ricerca studente nel laboratorio di Zhu ha sviluppato tali conduttori elastici utilizzando nanofili d'argento.

L'argento ha una conduttività elettrica molto elevata, il che significa che può trasferire l'elettricità in modo efficiente. E la nuova tecnica sviluppata presso NC State incorpora nanofili d'argento altamente conduttivi in ​​un polimero in grado di resistere a uno stiramento significativo senza influire negativamente sulla conduttività del materiale. Ciò lo rende attraente come componente da utilizzare in dispositivi elettronici estensibili.

"Questo sviluppo è molto entusiasmante perché potrebbe essere immediatamente applicato a una vasta gamma di applicazioni, " Zhu ha detto. "Inoltre, il nostro lavoro si concentra su una conduttività elevata e stabile sotto un elevato grado di deformazione, complementare alla maggior parte degli altri lavori che utilizzano nanofili d'argento che sono più interessati alla flessibilità e alla trasparenza."

"L'approccio alla fabbricazione è molto semplice, " dice Xu. I nanofili d'argento sono posizionati su una piastra di silicio. Un polimero liquido viene versato sul substrato di silicio. Il polimero viene quindi esposto a calore elevato, che trasforma il polimero da liquido in solido elastico. Poiché il polimero scorre intorno ai nanofili d'argento quando è in forma liquida, i nanofili sono intrappolati nel polimero quando diventa solido. Il polimero può quindi essere staccato dalla piastra di silicio.

"Anche i nanofili d'argento possono essere stampati per fabbricare conduttori elastici modellati, " Dice Xu. Il fatto che sia facile creare modelli utilizzando i conduttori di nanofili d'argento dovrebbe facilitare l'uso della tecnica nella produzione di componenti elettronici.

Quando il polimero incorporato nel nanofilo viene allungato e rilassato, la superficie del polimero contenente le fibbie dei nanofili. Il risultato finale è che il composito è piatto sul lato che non contiene nanofili, ma ondulato sul lato che contiene nanofili d'argento.

Dopo che la superficie incorporata nel nanofilo si è deformata, il materiale può essere allungato fino al 50 percento del suo allungamento, o trazione, senza alterare la conduttività dei nanofili d'argento. Questo perché la forma a fibbia del materiale consente ai nanofili di rimanere in una posizione fissa l'uno rispetto all'altro, anche mentre il polimero viene stirato.

"Oltre ad avere un'elevata conduttività e un ampio intervallo di deformazione stabile, i nuovi conduttori estensibili mostrano un'eccellente robustezza sotto ripetuti carichi meccanici, " Dice Zhu. Altri materiali conduttivi estensibili riportati sono tipicamente depositati sopra i substrati e potrebbero delaminarsi sotto ripetuti stiramenti meccanici o sfregamenti superficiali.