In een doorbraak die een revolutie teweeg zou kunnen brengen op het gebied van flexibele elektronica, hebben onderzoekers van de University of California, Berkeley, een nieuwe nanobuisstructuur ontwikkeld die de sterkte en duurzaamheid van dunne films aanzienlijk verbetert. Deze ontdekking opent nieuwe mogelijkheden voor het creëren van opvouwbare apparaten, draagbare technologie en andere toepassingen die buigbare elektronica vereisen.

Traditionele dunne films die in flexibele elektronica worden gebruikt, zijn gevoelig voor barsten en scheuren vanwege hun inherente kwetsbaarheid. Deze beperking heeft de wijdverbreide acceptatie van flexibele elektronica in apparaten belemmerd die herhaaldelijk buigen en buigen. Om deze uitdaging aan te gaan, concentreerden de Berkeley-onderzoekers zich op het creëren van een materiaal dat deze mechanische spanningen kon weerstaan ​​zonder de elektrische eigenschappen in gevaar te brengen.

Het team, geleid door professor Lihua Jin en afgestudeerde student Yuxuan Lin, liet zich inspireren door de uitzonderlijke sterkte van koolstofnanobuisjes. Koolstofnanobuisjes zijn cilindrische structuren die zijn samengesteld uit opgerolde grafeenplaten en staan ​​bekend om hun hoge treksterkte en elektrische geleidbaarheid. Het inbouwen van koolstofnanobuisjes in dunne films is echter moeilijk gebleken vanwege hun neiging om te aggregeren en bundels te vormen, wat de uniformiteit en het uiterlijk van de film kan verstoren.

Om dit obstakel te overwinnen, bedachten de onderzoekers een unieke aanpak om koolstofnanobuisjes rechtstreeks in de dunne film te synthetiseren. Door de groeiomstandigheden te controleren, konden ze een netwerk van verticaal uitgelijnde koolstofnanobuisjes creëren die gelijkmatig door de film verspreid zijn. Deze nieuwe structuur van nanobuisjes fungeert als een versterkend schavot dat aanzienlijk kan bijdragen aan de ontwikkeling van de nanobuisjes.

De experimentele resultaten toonden aan dat de met nanobuisjes versterkte dunne films opmerkelijke taaiheid en flexibiliteit vertoonden. Vergeleken met conventionele dunne films vertoonden deze versterkte films een zesvoudige toename in scheursterkte en een twintigvoudige verbetering in flexibiliteit. Bovendien behielden de films hun uitstekende elektrische geleidbaarheid, waardoor een efficiënt ladingstransport werd gegarandeerd.

De ontwikkeling van deze met nanobuisjes versterkte structuur vertegenwoordigt een aanzienlijke sprong voorwaarts in de zoektocht naar duurzame flexibele elektronica. Door de uitzonderlijke eigenschappen van koolstofnanobuisjes in dunne films te integreren, hebben onderzoekers een materiaal gecreëerd dat bestand is tegen de ontberingen van buigen en buigen zonder de elektrische eigenschappen in gevaar te brengen.

De implicaties van deze doorbraak reiken veel verder dan het domein van flexibele elektronica. De versterkingstechniek met nanobuisjes zou kunnen worden toegepast op verschillende dunnefilmmaterialen, zoals zonnecellen, sensoren en energieopslagapparaten, om hun duurzaamheid te vergroten en hun toepassingsgebied uit te breiden.

De bevindingen van dit onderzoek zijn gepubliceerd in het prestigieuze tijdschrift "Nature Nanotechnology" en hebben aanzienlijke aandacht gekregen van de wetenschappelijke gemeenschap. Het werk opent nieuwe wegen voor de ontwikkeling van nieuwe generatie producten die flexibeler, duurzamer en veelzijdiger zijn, waardoor de weg wordt vrijgemaakt voor een breder scala aan innovatieve toepassingen op verschillende gebieden.