Wetenschappers van het Max Planck Institute for Polymer Research (MPI-P) onder leiding van Dr. Kamal Asadi hebben een uitdaging van vier decennia opgelost om zeer dunne nylonfilms te produceren die kunnen worden gebruikt in elektronische geheugencomponenten. bijvoorbeeld. De dunne nylonfilms zijn honderden keren dunner dan een mensenhaar, en zou dus aantrekkelijk kunnen zijn voor toepassingen in buigbare elektronische apparaten of voor elektronica in kleding.

Terwijl de micro-elektronica-industrie verschuift naar draagbare elektronica en e-textiel, onderzoekers integreren elektronische materialen zoals ferro-elektriciteit met textiel. nylonkousen, een familie van synthetische polymeren, werden voor het eerst geïntroduceerd in de jaren 1920 voor dameskousen, en behoren tegenwoordig tot de meest gebruikte synthetische vezels in textiel. Ze bestaan ​​uit een lange keten van herhaalde moleculaire eenheden, d.w.z. polymeren, waarin elke herhalende eenheid een specifieke rangschikking van waterstof bevat, zuurstof en stikstof met koolstofatomen.

Nylons vertonen ook zogenaamde "ferro-elektrische eigenschappen". Dit betekent dat positieve en negatieve elektrische ladingen kunnen worden gescheiden, en deze toestand kan worden gehandhaafd. Ferro-elektrische materialen worden gebruikt in sensoren, actuatoren, geheugen en apparaten voor het verzamelen van energie. Het voordeel bij het gebruik van polymeren is dat ze vloeibaar kunnen worden gemaakt met behulp van geschikte oplosmiddelen en daarom tegen lage kosten uit een oplossing kunnen worden verwerkt om flexibele dunne films te vormen die geschikt zijn voor elektronische apparaten zoals condensatoren, transistoren en diodes. Dit maakt ferro-elektrische polymeren een haalbare keuze voor integratie met e-textiel. Hoewel nylonpolymeren belangrijke commerciële toepassingen hebben in stoffen en vezels, hun toepassing in elektronische apparaten is belemmerd omdat het onmogelijk was om hoogwaardige dunne films van ferro-elektrische nylons te maken door oplossingsverwerking.

Wetenschappers van de MPI-P, in samenwerking met onderzoekers van de Johannes Gutenberg Universiteit van Mainz en de Lodz University of Technology, hebben nu dit 40 jaar oude probleem opgelost, en ontwikkelde een methode om ferro-elektrische nylon dunnefilmcondensatoren te fabriceren door nylon op te lossen in een mengsel van trifluorazijnzuur en aceton en het opnieuw in vacuüm te laten stollen. Ze waren in staat om dunne nylonfilms te realiseren die doorgaans slechts enkele 100 nanometer dik zijn, enkele 100 keer dunner dan mensenhaar. "Met deze methode we hebben extreem gladde dunne films geproduceerd. Dit is erg belangrijk, omdat het elektrische storing van, bijvoorbeeld, condensatoren, en daarmee de elektronische schakelingen te vernietigen. Tegelijkertijd, de gladheid zorgt voor het ontwikkelen van transparante dunne films en uiteindelijk, transparante elektronische apparaten, " zegt Dr. Kamal Asadi, groepsleider bij de MPI-P.

Door gebruik te maken van hun nieuw ontwikkelde methode, de groep rond Kamal Asadi was in staat om hoogwaardige nylon condensatoren te produceren. De wetenschappers onderwierpen de prototypes van de condensatoren aan langdurige stresscycli en toonden de robuustheid van ferro-elektrische nylons aan onder miljoenen bedrijfscycli. De dunne nylonfilms zouden in de toekomst een belangrijk onderdeel kunnen worden voor gebruik in flexibele elektronica en toepassingen vinden in buigbare elektronische apparaten of voor elektronica in kleding. Deze nieuwe bevindingen effenen de weg naar multifunctionele stoffen die dienen als doek om ons lichaam te bedekken en tegelijkertijd elektriciteit kunnen opwekken uit onze lichaamsbeweging.

Hun resultaten zijn nu gepubliceerd in het tijdschrift wetenschappelijke vooruitgang .