Elettronica elastica potenziata con nanotubi di carbonio

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La nuova frontiera dell'elettronica vedrà lo sviluppo di circuiti flessibili potenziati con nanotubi di carbonio per aumentarne le prestazioni elettriche
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Elettronica elastica potenziata con nanotubi di carbonio

I ricercatori dell’Università di Houston hanno riportato significativi progressi nell’elettronica estensibile, avvicinando il campo alla commercializzazione. In un articolo pubblicato su Science Advances, i ricercatori hanno delineato i progressi nella creazione di semiconduttori elastici e gommosi.

Nanotubi per una migliore mobilità elettronica

Cunjiang Yu, assistente professore di ingegneria meccanica presso l’Università di Houston e autore dell’articolo, ha affermato che il lavoro potrebbe portare a importanti progressi nei dispositivi intelligenti come skin robotiche, bioelettronica impiantabile e interfacce uomo-macchina.

Yu ha già segnalato una svolta nei semiconduttori con estensibilità meccanica instillata, proprio come un elastico, nel 2017. Questo lavoro, ha detto, porta il concetto oltre con una migliore mobilità delle cariche e elettronica integrata.

“Proponiamo un’elettronica integrata completamente gommosa con elevata mobilità effettiva … ottenuta introducendo nanotubi di carbonio in un semiconduttore  con nanofibrille semiconduttrici organiche percolate”,

hanno scritto i ricercatori.

“Questo miglioramento nella mobilità delle cariche è reso possibile fornendo percorsi veloci e, quindi, una distanza di trasporto ridotta”.

L’importanza del moto degli elettroni

La velocità alla quale gli elettroni possono muoversi attraverso un materiale, è fondamentale per il corretto funzionamento di un dispositivo elettronico. Questo perché governa la capacità dei transistor semiconduttori di amplificare la corrente.

I precedenti semiconduttori estensibili sono stati ostacolati dalla bassa mobilità, insieme a requisiti di fabbricazione complessi. Per questo lavoro, i ricercatori hanno scoperto che l’aggiunta di piccole quantità di nanotubi di carbonio metallici al semiconduttore gommoso P3HT – composito di polidimetilsilossano. Questo porta a una migliore mobilità fornendo ciò che Yu ha descritto come “un’autostrada” per accelerare il trasporto di cariche attraverso il semiconduttore.

Il lavoro futuro, ha detto Yu, comporterà un ulteriore aumento della mobilità delle cariche. Inoltre sarà necessaria la costruzione di una gerarchia più complessa e circuiti digitali integrati di alto livello per soddisfare i requisiti dei moderni dispositivi elettronici, nonché delle applicazioni biomediche e di altro tipo.

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Tecnico in possesso di un layout di circuito elettrico flessibile
Struttura di un nanotubo di carbonio
Campione di polidimetildisilossano (P3HT)
Immagine 3D di un tablet flessibile