Materiales eléctricos que se pueden “estirar”

Los científicos prevén un momento en que los dispositivos de control médico se podrán integrar perfectamente en el cuerpo humano y que los signos vitales del paciente podrán ser rastreados y transmitidos a sus médicos, en forma remota y continua. En la Universidad Northwestern, han desarrollado un material que permite obtener sistemas electrónicos que se pueden doblar y estirar a más de un 200% de su tamaño original, es decir, cuatro veces más de lo que es posible con la tecnología de hoy y seguir siendo conductores eléctricos muy eficientes. ¿La clave? En este artículo de NeoTeo.

Investigadores de la Escuela de Ingeniería McCormick, de la Universidad Northwestern, en colaboración con un equipo de científicos de Estados Unidos y otros países, han desarrollado un diseño que permite una electrónica lista para doblar y estirar a más de 200 por ciento de su tamaño original, esto es, obtener un tamaño cuatro veces mayor de lo que es posible con la tecnología de hoy. La clave es una combinación de un polímero poroso y metal líquido. El pasado 26 de Junio, fue publicado en la revista “Nature Communications”, un artículo que habla sobre los hallazgos encontrados en nano-redes “elásticas”, en tres dimensiones y en grandes dimensiones. Sobe este particular, Yonggang Huang expresó que con la tecnología electrónica actual, los dispositivos (electrónicos) fabricados en forma específica, son capaces de ser expandidos un porcentaje muy bajo, pero para muchas aplicaciones potenciales, se necesitarían dispositivos que puedan ser estirados como una goma elástica. Durante los últimos cinco años, Huang y sus colaboradores en la Universidad de Illinois, han desarrollado electrónica con una capacidad de estiramiento de aproximadamente un 50%, pero esto no es lo suficientemente alto para muchas aplicaciones deseadas.

Uno de los mayores retos que enfrentan estos investigadores, ha sido la superación de una pérdida de la conductividad electrónica ante la deformación del material por estiramiento. Los circuitos hechos de metales sólidos, que están en el mercado actual, puede sobrevivir una pequeña cantidad de estiramiento, pero su conductividad eléctrica se desploma unas 100 veces cuando son expuestos a ensayos de estiramiento. “Esta pérdida de conductividad, realmente derrota el objetivo de la electrónica que se pueda estirar en forma lineal (estirar)”,  expresó Huang. Sin embargo, luego de muchos esfuerzos, el equipo de trabajo ha encontrado una manera de superar estos desafíos. En primer lugar, se creó una nano arquitectura tridimensional, altamente porosa, utilizando un material del tipo polímero, el “poly (dimethylsiloxane)” (PDMS), que se puede estirar hasta tres veces su tamaño original. Luego se coloca un metal líquido (eGaIn) dentro de los poros, permitiendo que la electricidad fluya consistentemente, incluso cuando el material se estira en forma excesiva, manteniendo cualidades extremadamente conductoras.

“Mediante la combinación de un metal líquido dentro de un polímero poroso, logramos hasta un 200% de capacidad de estiramiento dentro de un material“, comentó Huang. “Una vez que se logre perfeccionar esta tecnología, cualquier aparato electrónico, puede comportarse como una banda elástica”. Para demostrar las aplicaciones en tres dimensiones de este “poly (dimethylsiloxane)”, se crea un conductor expandido en forma lineal, llenando las regiones “intersticiales” (huecos internos) con metal líquido. Este compuesto elástico muestra una conductividad eléctrica muy alta, capaz de manejar corrientes que son suficientes para las interconexiones de sistemas de diodos emisores de luz (LED). En conjunto, estos conceptos presentan nuevas oportunidades de diseño para la electrónica que pueda deformarse mecánicamente. De este modo, se podrían diseñar dispositivos médicos flexibles y/o elásticos que puedan ser implantados dentro del cuerpo humano. Este avance tecnológico, también podría alcanzar a los fabricantes de electrónica de consumo y liberarlos (o apartarlos) de los diseños rígidos a los que estamos acostumbrados a ver o tener. Esta tecnología podría allanar el camino a nuevos dispositivos electrónicos de consumo flexibles, tales como ordenadores portátiles, teléfonos inteligentes y tabletas que se puedan doblar y guardar en un rincón de la maleta, como si fueran una revista.