Nieuw onderzoek door een team van onderzoekers van het NYU Abu Dhabi (NYUAD) Smart Materials Lab, vandaag gepubliceerd in het tijdschrift Nature Communications toont aan dat organische kristallen, een nieuwe klasse van slimme technische materialen, kunnen dienen als efficiënte en duurzame energieconversiematerialen voor geavanceerde technologieën zoals robotica en elektronica.

Hoewel eerder werd gedacht dat organische kristallen kwetsbaar waren, hebben de NYUAD-onderzoekers ontdekt dat sommige organische kristallen mechanisch zeer robuust zijn. Ze ontwikkelden een materiaal dat een nieuw wereldrecord vestigt voor zijn vermogen om te schakelen tussen verschillende vormen door uitzetting of samentrekking over de helft van zijn lengte, zonder zijn perfect geordende structuur te verliezen.

In de studie getiteld Uitzonderlijk hoge werkdichtheid van een ferro-elektrisch dynamisch organisch kristal rond kamertemperatuur , presenteert het team, geleid door NYUAD Professor of Chemistry Panče Naumov, het proces van observeren hoe het organische kristallijne materiaal reageerde op verschillende temperaturen. De onderzoekers ontdekten dat de organische kristallen omkeerbaar van vorm konden veranderen op dezelfde manier als plastic en rubber. Dit materiaal zou met name kunnen uitzetten en samentrekken over de helft van zijn lengte (51 procent) herhaaldelijk, gedurende duizenden cycli, zonder enige verslechtering. Het was ook in staat om zowel uit te zetten als te krimpen bij kamertemperatuur, in tegenstelling tot andere materialen die een hogere temperatuur nodig hebben om te transformeren, waardoor hogere energiekosten voor de werking ontstaan.

In tegenstelling tot traditionele materialen die op silicium of silica zijn gebaseerd, en onvermijdelijk stijf, zwaar en broos, zullen de materialen die voor toekomstige elektronica worden gebruikt zacht en organisch van aard zijn. Deze geavanceerde technologieën vereisen materialen die lichtgewicht zijn, bestand tegen schade, efficiënt in prestaties, en ook extra kwaliteiten hebben zoals mechanische flexibiliteit en het vermogen om duurzaam te werken, met minimaal energieverbruik. De resultaten van deze studie hebben voor het eerst aangetoond dat bepaalde organische kristallijne materialen voldoen aan de behoeften van deze technologieën en kunnen worden gebruikt in toepassingen zoals zachte robotica, kunstmatige spieren, organische optica en organische elektronica (elektronica die uitsluitend is gemaakt van organische materialen).

"Deze nieuwste ontdekking van het Smart Materials Lab van NYUAD bouwt voort op een reeks van onze eerdere ontdekkingen over het onbenutte potentieel van deze nieuwe klasse van materialen, waaronder adaptieve kristallen, zelfherstellende kristallen en organische kristallijne materialen met vormgeheugen," zei Naumov. "Ons werk heeft aangetoond dat organische kristallen niet alleen kunnen voldoen aan de behoeften van de opkomende technologieën, maar in sommige gevallen ook de efficiëntie en duurzaamheid van andere, meer gebruikelijke materialen kunnen overtreffen." + Verder verkennen

Organische kristallen draaien, buigen en genezen