Ingenieros de la Universidad de Califo ia en Los Angeles (UCLA, en sus siglas en inglés) han avanzado un paso más hacia estos aparatos electrónicos tan prácticos al crear el primer diodo orgánico de emisión de luz (OLED, en sus siglas en inglés) completamente elástico. Previamente los investigadores solo habían sido capaces de desarrollar aparatos que se podían doblar -pero no estirar- o bien piezas elásticas que conectan LED más pequeños y rígidos.
Uno de los retos a la hora de crear electrónica elástica es fabricar un electrodo que mantenga su conductividad al deformarse. Para conseguirlo, algunos investigadores han recurrido a los nanotubos de carbono porque son elásticos, conductores y tienen una apariencia transparente en capas finas que deja que atraviese la luz. Sin embargo, para que los nanotubos de carbono mantengan la forma tienen que estar pegados a algún tipo de superficie. Cubrir una base de plástico con nanotubos de carbono no ha dado buenos resultados porque los se resbalan de la superficie o uno sobre otros en vez de estirarse con el plástico. Y si bien algunos investigadores han conseguido subsanar este problema, no han sido capaces de crear un OLED completamente elástico.
Para lograr que su aparato fuese completamente plegable, los investigadores de UCLA concibieron una nueva forma de crear un electrodo de nanotubos de carbono y de polímero y ponerlo en capas sobre un plástico elástico emisor de luz. Para hacer el electrodo mixto, el equipo cubrió una base de cristal con nanotubos de carbono y agregó un polímero líquido que se convierte en un sólido elástico al exponerse a la luz ultravioleta. El polímero se difunde por toda la red de nanotubos y se seca hasta convertirse en un plástico que rodea por completo la red en vez de simplemente quedarse pegado a ella. Al despegar la mezcla de polímero y nanotubos de carbón del cristal se obtiene un electrodo liso, elástico y transparente.
“La infusión del polímero en las capas de nanotubos de carbono preservó la red original y su alta conductividad”, afirma Qibing Pei, profesor de ciencia e ingeniería de los materiales y principal investigador del proyecto.
“El planteamiento que utilizamos es muy sencillo y se puede escalar fácilmente para la producción real”, afirma Zhibin Yu, antiguo investigador del grupo de Pei y ahora investigador en la Universidad de Califo ia en Berkeley y primer autor del trabajo, que se publicó en línea el mes pasado en la revista Advanced Materials.
Para crear la pantalla elástica, el equipo hizo un sándwich con dos capas del electrodo de nanotubos de carbono que rodean un plástico que emite una luz cuando una corriente lo recorre. El equipo usó una laminadora común de oficina para prensar con fuerza las capas del aparato final, expulsando las burbujas de aire y asegurándose de que el circuito estaría completo cuando recibiera la electricidad. El dispositivo resultante se puede estirar hasta un 45 por ciento mientras emite una luz de color.
n“El hecho de que el OLED sea capaz de funcionar estando estirado es impresionante”, sostiene Jay Guo, profesor de ingeniería eléctrica en la Universidad de Michigan (Estados Unidos) que trabaja en la fabricación de aparatos electrónicos de plástico.
El dispositivo de demostración es un cuadrado de dos centímetros de lado con un área de un centímetro cuadrado que emite una luz azul celeste. La semana pasada el grupo publicó un artículo extra en el que demostraba que si se cambiaban los nanotubos de carbono por nanocables de plata (que tienen mayor capacidad de conducción) en un proceso similar se obtenía un diodo emisor de luz más eficiente.
Este trabajo es significativamente distinto de otros trabajos previos, según John Rogers, profesor de ciencia de los materiales en la Universidad de Illinois (Estados Unidos) que desarrolla aparatos electrónicos elásticos y deformables.
Otro beneficio del electrodo es que tiene menos posibilidades de cortocircuitarse. “Normalmente, la película de nanotubos de carbono es áspera y eso puede provocar cortocircuitos en los aparatos electrónicos, explica Zhenan Bao, profesora de ingeniería química en la Universidad de Stanford (Estados Unidos) que trabaja en la creación de células fotoeléctricas elásticas. “Usando este método han acabado obteniendo una superficie relativamente lisa que sirve de electrodo”.
Bao añade que los aparatos electrónicos elásticos probados hasta la fecha pierden conductividad una vez que se estiran demasiado muchas veces, por lo que hace falta llevar a cabo más investigaciones en este campo.“Aún estamos lejos de tener aparatos electrónicos de alto rendimiento que sean robustos e intrínsecamente elásticos" -afirma Bao-, pero “con este trabajo y el de otros equipos nos acercamos cada vez más a la realidad de una piel electrónica sofisticada y multifuncional de este tipo”, concluye la investigadora.