Investigadores de Caltech idearon una técnica para recubrir circuitos electrónicos flexibles con grafeno para mejorar su durabilidad al plegarse, así como mejorar su resistencia al sudor (en el caso del oro recubierto de grafeno) y su conductividad. El método podría mejorar la electrónica flexible que se emplea en muchos dispositivos médicos portátiles. El enfoque evita la necesidad de altas temperaturas y productos químicos agresivos que normalmente se utilizan para cultivar láminas de grafeno, lo que lo hace adecuado para su uso con componentes electrónicos delicados y materiales poliméricos. Esta técnica puede colocar una capa de grafeno sobre una superficie en tan solo 15 minutos.
Los wearables médicos suelen ser flexibles para adaptarse a la superficie ondulada de nuestro cuerpo y mantener el máximo contacto con la piel. Sin embargo, hacer que los circuitos electrónicos sean flexibles significa que son propensos a sufrir tensiones y doblarse repetidamente puede causar tensión en los circuitos eléctricos delicados que eventualmente resulta en fallas del dispositivo. El grafeno, que es esencialmente una red en forma de panal de átomos de carbono que tiene solo un átomo de espesor, ofrece una manera de fortalecer y reforzar componentes flexibles, pero crear una capa del material sobre estos pequeños componentes es un desafío.
Normalmente, se requieren niveles muy altos de calor para lograr esto, pero esto destruiría muchos de los componentes poliméricos de los dispositivos portátiles flexibles. "Los dispositivos electrónicos flexibles y portátiles pueden estar hechos de materiales blandos como polímeros que no pueden soportar altas temperaturas", dijo Chen-Hsuan Lu, investigador involucrado en el estudio. "Nuestro método nos permite cultivar grafeno directamente sobre los sustratos a baja temperatura, evitando cualquier daño a los materiales sensibles".
Para solucionar este problema, estos investigadores han desarrollado un nuevo método para hacer crecer capas de grafeno en dispositivos electrónicos. Esto implica el uso de un rayo de plasma que brilla en un agradable color rosa y gas metano como fuente de carbono. El plasma hace que el metano se disocia en especies reactivas y luego el carbono puede depositarse en la superficie de los componentes eléctricos.
El grafeno mejora significativamente la durabilidad de los circuitos flexibles. Los investigadores probaron esto doblando los componentes repetidamente. Sorprendentemente, los componentes recubiertos de grafeno se plegaron 200.000 veces sin fallar, mientras que los componentes no modificados fallaron después de aproximadamente 20.000 ciclos. Cuando se aplicó el recubrimiento de grafeno a los componentes de oro, también mejoró su capacidad para resistir el deterioro causado por el sudor humano.
Vea un vídeo sobre la técnica a continuación.
Estudio en interfaces y materiales aplicados ACS : crecimiento directo en un solo paso de grafeno en tinta de Cu hacia aplicaciones electrónicas híbridas flexibles mediante deposición química de vapor mejorada con plasma
Vía: CalTech