Con una svolta che potrebbe rivoluzionare il campo dell’elettronica flessibile, i ricercatori dell’Università della California, Berkeley, hanno sviluppato una nuova struttura di nanotubi che migliora significativamente la resistenza e la durata dei film sottili. Questa scoperta apre nuove possibilità per la creazione di dispositivi pieghevoli, tecnologia indossabile e altre applicazioni che richiedono componenti elettronici flessibili.

I film sottili tradizionali utilizzati nell'elettronica flessibile sono soggetti a fessurazioni e lacerazioni a causa della loro intrinseca fragilità. Questa limitazione ha ostacolato l'adozione diffusa dell'elettronica flessibile nei dispositivi sottoposti a ripetute flessioni e flessioni. Per affrontare questa sfida, i ricercatori di Berkeley si sono concentrati sulla creazione di un materiale in grado di resistere a queste sollecitazioni meccaniche senza compromettere le sue prestazioni elettriche.

Il team, guidato dal professor Lihua Jin e dallo studente laureato Yuxuan Lin, ha tratto ispirazione dall’eccezionale resistenza dei nanotubi di carbonio. I nanotubi di carbonio sono strutture cilindriche composte da fogli di grafene arrotolati e sono rinomati per la loro elevata resistenza alla trazione e conduttività elettrica. Tuttavia, incorporare i nanotubi di carbonio in pellicole sottili si è rivelato difficile a causa della loro tendenza ad aggregarsi e formare fasci, che possono alterare l'uniformità e la stabilità della pellicola.

Per superare questo ostacolo, i ricercatori hanno ideato un approccio unico per sintetizzare i nanotubi di carbonio direttamente all’interno della pellicola sottile. Controllando le condizioni di crescita, sono stati in grado di creare una rete di nanotubi di carbonio allineati verticalmente e uniformemente dispersi in tutta la pellicola. Questa nuova struttura di nanotubi agisce come un'impalcatura di rinforzo che migliora in modo significativo la struttura dei nanotubi.

I risultati sperimentali hanno dimostrato che i film sottili rinforzati con nanotubi hanno mostrato notevole tenacità e flessibilità. Rispetto ai film sottili convenzionali, questi film rinforzati hanno mostrato un aumento di sei volte della resistenza allo strappo e un miglioramento di 20 volte della flessibilità. Inoltre, i film hanno mantenuto la loro eccellente conduttività elettrica, garantendo un efficiente trasporto della carica.

Lo sviluppo di questa struttura rinforzata con nanotubi rappresenta un significativo passo avanti nella ricerca di componenti elettronici flessibili e durevoli. Integrando le eccezionali proprietà dei nanotubi di carbonio in film sottili, i ricercatori hanno creato un materiale in grado di resistere ai rigori della piegatura e della flessione senza compromettere le sue proprietà elettriche.

Le implicazioni di questa svolta si estendono ben oltre il regno dell’elettronica flessibile. La tecnica di rinforzo dei nanotubi potrebbe essere applicata a vari materiali a film sottile, come celle solari, sensori e dispositivi di accumulo di energia, per migliorarne la durata ed espandere la loro gamma di applicazioni.

I risultati di questa ricerca sono stati pubblicati sulla prestigiosa rivista “Nature Nanotechnology” e hanno raccolto notevole attenzione da parte della comunità scientifica. Il lavoro apre nuove strade per lo sviluppo di dispositivi di prossima generazione che sono più flessibili, durevoli e versatili, aprendo la strada a una gamma più ampia di applicazioni innovative in vari campi.