Investigadores da Universidade de Coimbra desenvolvem condutor transparente para ecrãs flexíveis que estica e dobra sem partir
Publicado na revista npj Flexible Electronics, do grupo Nature, a pesquisa da Universidade de Coimbra revela uma arquitetura em escala nanométrica que se inspira na geometria natural, unindo extrema elasticidade, condução elétrica e transparência óptica.
Uma equipe de pesquisadores da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra criou um novo tipo de condutor elétrico transparente que suporta variações extremas. O material é capaz de passar por grandes alongamentos, torções e compressões repetidas mantendo seu desempenho elétrico. Este estudo foi publicado na revista científica npj Flexible Electronics, fruto de uma colaboração entre o Instituto de Sistemas e Robótica (ISR), o Departamento de Engenharia Eletrotécnica e de Computadores e o Departamento de Física da FCTUC.
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A equipe buscou resolver um dos desafios mais persistentes na eletrônica moderna: a fragilidade dos filmes condutores transparentes disponíveis atualmente. Esses condutores, utilizados em monitores, telas sensíveis ao toque e células solares, frequentemente se quebram ou se degradam quando expostos a estresses mecânicos contínuos. A combinação de elasticidade, condução elétrica e transparência óptica num único material representa um desafio que os materiais tradicionais não conseguem enfrentar.
A solução proposta envolve uma arquitetura tridimensional em nanômetros, inspirada por uma estrutura geométrica natural chamada giroide, que possui uma superfície de curvatura contínua e sem arestas. Esta rede porosa, recheada com um metal líquido (uma liga de gálio e Índio), distribui uniformemente as tensões mecânicas, evitando pontos de falha que afetam os condutores tradicionais. O resultado é um filme que pode se estender até 1.400% de seu comprimento original, ou seja, até 14 vezes, mantendo a condutividade elétrica estável.
Além de sua notável elasticidade, esse composto mantém propriedades ópticas importantes, o que resulta em um material altamente transparente. Com uma resistência de folha ao redor de 1 Ω/sq, este material se destaca em comparação com condutores elásticos transparentes já existentes. O estudo inclui uma tabela comparativa com mais de dez materiais concorrentes, como nanoarames de prata, cobre, grafeno, nanotubos de carbono e metal líquido simples. Em relação a esses materiais, o novo condutor demonstrou consistentemente a maior capacidade de deformação.
A equipe testou a tecnologia em aplicações reais, como a capacidade de dispositivos eletroluminescentes se esticarem até 600% enquanto emitem luz, além de sensores de pressão e UV que podem ser usados diretamente sobre a pele. Entre os protótipos criados, destacam-se um aquecedor transparente e um robô mole inspirado em uma medusa, equipado com atuadores, sensores e uma tela eletroluminescente integrada. Um adesivo inteligente com bateria impressa em 3D e uma tela em forma de pulmão para monitoramento respiratório foi mais um dos exemplos apresentados.
Mahmoud Tavakoli, líder da pesquisa e membro do ISR, explica a ambição do projeto. Ele afirma: “Os displays, touchscreens e células solares hoje ainda são basicamente frágeis. Nossa meta é criar eletrônica macia, robusta e sustentável, capaz de suportar dobras, distensões, impactos e até mesmo perfurações sem perder sua funcionalidade.” A pesquisa recebeu financiamento do projeto Liquid 3D do Conselho Europeu de Investigação (ERC).
