Een team van onderzoekers van het College of Engineering aan de Texas A&M University heeft een mechanisch robuuste geleidende coating ontwikkeld die de prestaties kan behouden bij zwaar strekken en buigen.

Rekbaar, buigbare en opvouwbare elektronica is cruciaal voor de ontwikkeling van opkomende technologieën zoals adaptieve displays, kunstmatige huid, en biometrische en draagbare apparaten. Dit vormt een unieke uitdaging om elektronische prestaties en mechanische flexibiliteit in evenwicht te brengen. De moeilijkheid ligt in het vinden van een materiaal dat bestand is tegen een breed scala aan vervormingen, zoals uitrekken, buigen en draaien, allemaal met behoud van elektrische geleidbaarheid. Wat de uitdaging nog groter maakt, is de noodzaak om deze geleidbaarheid in een groot aantal verschillende oppervlakken te verwerken, zoals stof, vezel, glas of kunststof.

Een samenwerkend team van het Artie McFerrin Department of Chemical Engineering en het Department of Materials Science and Engineering onder leiding van Dr. Jodie Lutkenhaus, universitair hoofddocent en houder van de William en Ruth Neely Faculty Fellowship, heeft dit probleem opgelost door de ontwikkeling van een nieuwe oppervlakte-agnostische rekbare, buigbare en opvouwbare geleidende coating, de deur openen voor een breed scala aan flexibele elektronica.

Tweedimensionale metaalcarbiden (MXenen) werden gekozen als de belangrijkste focus van het onderzoek, omdat eerder onderzoek heeft aangetoond dat ze een metaalachtige geleidbaarheid hebben. Het eerdere onderzoek naar MXenes was vooral gericht op de materialen in de vorm van platen. Hoewel deze platen de gewenste geleidbaarheid hebben, ze zijn niet rekbaar en hun integratie in verschillende oppervlakken is niet aangetoond.

In plaats van MXene-bladen te gebruiken, het Texas A&M-onderzoeksteam creëerde MXene-coatings door de sequentiële adsorptie van negatief geladen MXene-platen en positief geladen polyelektrolyten met behulp van een waterig assemblageproces dat bekend staat als laag-voor-laag (LbL) assemblage (zie afbeelding 1-A). De resultaten van dit proces, uitgebreid beschreven in het laatste nummer van wetenschappelijke vooruitgang , demonstreren dat MXene meerlaagse coatings die grootschalige mechanische vervorming kunnen ondergaan met behoud van een hoog niveau van geleidbaarheid (zie video). Het team heeft ook met succes de MXene meerlaagse coatings op flexibele polymeerplaten aangebracht, rekbare siliconen, nylon vezel, glas en silicium.