Eletrodos flexa­veis, componentes eletra´nicos que conduzem eletricidade, são de importa¢ncia fundamental para o desenvolvimento de várias tecnologias vesta­veis, incluindo smartwatches, rastreadores de fitness e dispositivos de monitoramento de saúde. Idealmente, os eletrodos dentro de dispositivos vesta­veis devem manter sua conduta¢ncia elanãtrica quando são esticados ou deformados.

Muitos eletrodos flexa­veis desenvolvidos atéagora são feitos de filmes finos de metal colocados em substratos ela¡sticos. Embora alguns desses eletrodos sejam flexa­veis e conduzam bem a eletricidade , a s vezes os filmes meta¡licos são fraturados, o que pode resultar na desconexão repentina da eletricidade.

Pesquisadores da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign introduziram recentemente um novo design que pode permitir o desenvolvimento de eletrodos flexa­veis resilientes a  tensão que conduzem bem a eletricidade, mesmo quando esticados ou deformados. Este projeto, descrito em um artigo publicado na Nature Electronics , envolve a introdução de uma camada intermedia¡ria fina e bidimensional (2-D), que reduz o risco de fraturas e retanãm as conexões elanãtricas de filmes de metal.

"Esta¡vamos interessados ​​em abordar o desafio não atendido de desconexão elanãtrica inesperada e completa de eletrodos flexa­veis que écomumente observada após o ini­cio da fratura meca¢nica inevita¡vel durante seu uso, o que limita severamente a vida útil de componentes eletra´nicos flexa­veis / vesta­veis", SungWoo Nam, um dos pesquisadores que realizaram o estudo, disse TechXplore. "Nosso trabalho mostrou a conduta¢ncia alongada de um filme fino de metal com deformação (denominado 'ductilidade elanãtrica' em analogia a  ductilidade meca¢nica, que descreve o alongamento da deformação com deformação) pela primeira vez, mudando os comportamentos de fratura do filme de metal com o camadas intermedia¡rias 2-D subjacentes ".

Nam e seus colegas descobriram que inserir uma camada intermedia¡ria 2-D atomicamente fina, como o grafeno, em eletrodos de metal de pela­cula fina, reduziu o risco de fraturas e aumentou a capacidade do eletrodo de conduzir eletricidade sob vários graus de tensão, que eles chamam de sua ductilidade elanãtrica. Isso ocorre porque as interações fortes e fracas de van der Waals nos materiais 2-D induzem uma deformação de flambagem única que retarda os danos aos filmes finos de metal dos eletrodos.

"A rachadura 'controlada' resultante das pela­culas finas de metal permite uma condução elanãtrica substancialmente melhorada / robusta", disse Nam. "Nossa abordagem de camada intermedia¡ria 2-D não se limita a certas combinações de metais e materiais 2-D, mas sim, destaca diferentes estratanãgias prática s para aumentar a confiabilidade eletromeca¢nica de vários elementos a  base de metal utilizados em aplicações eletra´nicas vesta­veis atuais, que podem tem um impacto positivo para a indústria de eletra´nicos vesta­veis. "

O projeto apresentado por Nam e seus colegas pode ser aplicado a uma ampla gama de eletrodos baseados em filmes finos de metal. Em seu estudo, os pesquisadores demonstraram a viabilidade de sua abordagem usando-o para criar um dispositivo de diodo emissor de luz eletroluminescente flexa­vel (LED). Notavelmente, eles descobriram que sua estratanãgia pode melhorar substancialmente a robustez eletromeca¢nica dos eletrodos comumente usados ​​(ou seja, com sua resistência diminua­da em várias ordens de magnitude e uma regia£o estendida de resistência esta¡vel) sob deformação multimodal.

No futuro, este trabalho pode ter implicações significativas para o desenvolvimento de novos eletra´nicos. Mais especificamente, seu novo design de eletrodo pode ser usado para fabricar uma ampla gama de dispositivos vesta­veis mais resistentes e de melhor desempenho.

“Pessoas que trabalham com eletra´nicos flexa­veis / vesta­veis com componentes elanãtricos baseados em filme de metal, como eletrodos flexa­veis e interconexões, podem estar particularmente interessadas em nossas descobertas”, disse Nam. "Estamos interessados ​​em expandir nosso conceito para vários outros materiais condutores, bem como investigar a escalabilidade de nossa abordagem e seu impacto potencial na eletra´nica flexa­vel / vesta­vel ."