Durante las últimas décadas, los ingenieros electrónicos han creado dispositivos de diversas formas y con diseños cada vez más sofisticados. Esto incluye dispositivos electrónicos que se pueden plegar sobre sí mismos, como teléfonos plegables, junto con otros dispositivos comprimibles.

Investigadores de la Universidad de Ajou y otros institutos de Corea del Sur introdujeron recientemente un nuevo diseño para desarrollar productos electrónicos recuperables por deformación, o en otras palabras, productos electrónicos que pueden recuperar su forma original después de haber sido arrugados o comprimidos sobre sí mismos para reducir su tamaño. Este diseño, descrito en un artículo publicado en Nature Electronics , se inspira en el mecanismo que permite a las mariposas desplegar sus alas al abandonar su capullo.

“La naturaleza es rica en diferentes plantas y animales, cada uno de los cuales sobrevivió adaptándose y evolucionando en entornos extremos”, dijo a Tech Xplore Seungyong Han, coautor del artículo. “Personalmente, siempre he pensado que observando de cerca estos fenómenos podemos encontrar pistas para resolver diversos problemas de la sociedad moderna. Además, al abordar esto desde una perspectiva de ingeniería, creía que podríamos lograr resultados que podrían mejorar la vida diaria de las personas. “

Antes de que nazca una mariposa, sus alas se pliegan y se arrugan sobre sí mismas dentro de un capullo. En particular, dentro del capullo las alas están mojadas con un fluido biológico, lo que evita que se dañen mientras aún están arrugadas. Cuando una mariposa emerge de su capullo, el líquido se evapora, lo que le permite desplegar lentamente sus alas, lo que lleva a la disipación de las arrugas que presentaban mientras estaban plegadas.

Han y sus colegas se propusieron crear un diseño electrónico inspirado en este mecanismo natural de despliegue de alas. Para ello, primero crearon un material compuesto con rigidez variable.

La dureza y suavidad de este material se puede controlar sin necesidad de sustancias adicionales. Esto lo hace prometedor para el desarrollo de productos electrónicos flexibles y resistentes que no presenten arrugas, incluso después de arrugarse.

“Nuestra electrónica recuperable por deformación está diseñada para imitar las notables propiedades de las alas de las mariposas, que pueden arrugarse en una crisálida y luego emerger suaves y funcionales”, explicó Han. “Su diseño subyacente central integra nanocables de plata, un polímero con memoria de forma (SMP) y un elastómero. Los nanocables de plata no sólo son conductores sino que también actúan como elementos sensores mecánicos. Ayudan a cambiar la fase del SMP mediante calentamiento Joule, que es un proceso de calentamiento de un material utilizando una corriente eléctrica.”

El diseño propuesto por este equipo de investigación funciona de la siguiente manera: cuando un dispositivo electrónico se arruga, el SMP (un material flexible) que contiene permite que se pliegue sin presentar daños permanentes. Si se aplica calor a este material a través de una serie de nanocables de plata, se transforma y se vuelve rígido.

“Este cambio ayuda a que los componentes electrónicos se desplieguen y recuperen su forma plana original sin arrugas ni daños permanentes”, dijo Han. “Los dispositivos creados con nuestro diseño pueden resistir ser arrugados y desplegados repetidamente sin perder funcionalidad. Nuestro diseño también da como resultado una alta eficiencia de empaque, lo que permite que los dispositivos se compriman en espacios muy pequeños (como una cápsula de 1 ml) y luego se expandan nuevamente a su tamaño original. tamaño.”

El diseño único presentado por Han y sus colegas tiene varias características ventajosas. En primer lugar, permite a los usuarios modular fácilmente la rigidez de los dispositivos según sus necesidades.

“Después de ser arrugados, los dispositivos pueden volver a su forma y funcionalidad originales, una propiedad inspirada en la naturaleza”, dijo Han.

Para demostrar su diseño, los investigadores lo han utilizado hasta ahora para crear una pantalla táctil de 7 cm por 7 cm. Demostraron que esta pantalla se puede arrugar en una pequeña cápsula y luego desplegarse, convirtiéndose en una superficie lisa y plana que puede detectar el tacto.

“En esencia, nuestra electrónica recuperable combina la resistencia de los sistemas naturales con la precisión de la tecnología moderna, ofreciendo un enfoque novedoso para diseñar dispositivos electrónicos flexibles y duraderos”, dijo Han. “Hoy en día, la gente se está acostumbrando a los dispositivos electrónicos que se doblan o pliegan (por ejemplo, los teléfonos plegables), y se espera que en el futuro aumente el interés por los dispositivos electrónicos personalizables que cambian de forma”.

La mayoría de los dispositivos de cambio de forma desarrollados anteriormente se basan en estructuras plegables que se pliegan en lugares precisos y mediante la repetición de movimientos similares. Con el tiempo, estos dispositivos pueden deteriorarse, produciendo por ejemplo arrugas, pliegues o daños estructurales en los lugares donde se pliegan sobre sí mismos.

“Nuestra investigación puede resolver estos problemas, contribuyendo potencialmente directamente al desarrollo de dispositivos electrónicos personalizables que cambian de forma”, dijo Han. “Los dispositivos electrónicos que desarrollamos también se pueden aplicar a paneles o pantallas táctiles. Es probable que sean particularmente útiles en tecnología portátil y robótica debido a su capacidad para cambiar de forma y su naturaleza flexible, lo que los hace adecuados para cualquier campo que requiera interacción con el cuerpo humano.”

El diseño electrónico recuperable por deformación ideado por Han y sus colegas podría resultar valioso para una amplia gama de aplicaciones. Además de ayudar al desarrollo de robots que cambian de forma, dispositivos electrónicos portátiles adaptables y pantallas comprimibles, podría usarse para crear materiales autorreparables para aplicaciones médicas y de ingeniería avanzadas.

“Un punto importante a tener en cuenta es que los materiales de autocuración aún se encuentran en las primeras etapas de desarrollo”, dijo Han. “Hay muchas oportunidades en el proceso de encontrar dónde y con qué propósito se pueden aplicar estos materiales desarrollados. La diferencia entre nuestro dispositivo electrónico de autorreparación y los materiales de autorreparación existentes es que, mientras que los materiales anteriores se centraban en recuperar su forma original, nuestro Los dispositivos electrónicos de autorreparación se centran en un ‘cambio de forma’ personalizable y en mantener la funcionalidad y la adaptación después de la transformación”.

Han y sus colegas ahora están intentando utilizar su diseño para crear diversos productos electrónicos que podrían comercializarse posteriormente. Actualmente están trabajando en una pantalla que integra una capa emisora ​​de luz y paneles táctiles, que podrían arrugarse y reducirse de tamaño sin formar arrugas ni comprometer sus capacidades. La característica más ventajosa de esta pantalla es que los usuarios pueden plegarla rápidamente y almacenarla en espacios pequeños, luego desplegarla cuando deseen usarla.

“Con el desarrollo de PLED, o diodos basados ​​en polímeros, nos estamos centrando en crear pantallas que puedan cambiar su forma de forma flexible fusionando esta tecnología con la nuestra”, añadió Han. “Teniendo en cuenta el desarrollo continuo de teléfonos plegables por parte de varias corporaciones globales, también estamos contemplando un mayor desarrollo de nuestra tecnología para que sea aplicable a varios módulos necesarios en estos dispositivos. Esto proporcionaría comodidad práctica en la vida cotidiana, alineándose con las necesidades cambiantes de la vida moderna. electrónica.”

Fuente: techxplore.com