Con la sua elevata conducibilità elettrica e trasparenza ottica, l'ossido di indio e stagno è uno dei materiali più utilizzati per i touchscreen, schermi al plasma, ed elettronica flessibile. Ma il suo prezzo in rapida escalation ha costretto l'industria elettronica a cercare altre alternative.

Un'alternativa potenziale e più conveniente è un film realizzato con nanofili d'argento, fili così estremamente sottili da essere unidimensionali, incorporati in polimeri flessibili. Come l'ossido di indio e stagno, questo materiale è trasparente e conduttivo. Ma lo sviluppo si è bloccato perché gli scienziati mancano di una comprensione fondamentale delle sue proprietà meccaniche.

Ora Horacio Espinosa, James N. e Nancy J. Farley Professor in Manufacturing and Entrepreneurship presso la McCormick School of Engineering della Northwestern University, ha condotto ricerche che ampliano la comprensione del comportamento dei nanofili d'argento nell'elettronica.

Espinosa e il suo team hanno studiato il carico ciclico del materiale, che è una parte importante dell'analisi della fatica perché mostra come il materiale reagisce ai carichi fluttuanti di sollecitazione.

"Il caricamento ciclico è un importante comportamento del materiale che deve essere studiato per realizzare le potenziali applicazioni dell'utilizzo di nanofili d'argento nell'elettronica, " Ha detto Espinosa. "La conoscenza di tale comportamento consente ai progettisti di capire come queste pellicole conduttive falliscono e come migliorarne la durata".

Variando la tensione sui nanofili d'argento più sottili di 120 nanometri e monitorando la loro deformazione con la microscopia elettronica, il gruppo di ricerca ha caratterizzato il comportamento meccanico ciclico. Hanno scoperto che la deformazione permanente era parzialmente recuperabile nei nanofili studiati, il che significa che alcuni dei difetti del materiale si sono effettivamente auto-riparati e sono scomparsi con il caricamento ciclico. Questi risultati indicano che i nanofili d'argento potrebbero resistere a forti carichi ciclici per lunghi periodi di tempo, che è un attributo chiave necessario per l'elettronica flessibile.

"Questi nanofili d'argento mostrano proprietà meccaniche abbastanza inaspettate, " Ha detto Espinosa. "Abbiamo dovuto sviluppare nuove tecniche sperimentali per essere in grado di misurare questa nuova proprietà del materiale".

I risultati sono stati recentemente riportati sulla copertina della rivista Nano lettere . Altri coautori nord-occidentali sull'articolo sono Rodrigo Bernal, un dottorando appena laureato nel laboratorio di Espinosa, e Jiaxing Huang, professore associato di scienza e ingegneria dei materiali a McCormick.

"Il passo successivo è capire come questo recupero influenzi il comportamento di questi materiali quando vengono flessi milioni di volte, "disse Bernal, primo autore del saggio.