Avec sa conductivité électrique élevée et sa transparence optique, l'oxyde d'indium et d'étain est l'un des matériaux les plus largement utilisés pour les écrans tactiles, écrans plasma, et électronique flexible. Mais l'escalade rapide de son prix a contraint l'industrie électronique à rechercher d'autres alternatives.

Une alternative potentielle et plus rentable est un film composé de nanofils d'argent - des fils si extrêmement fins qu'ils sont unidimensionnels - intégrés dans des polymères flexibles. Comme l'oxyde d'indium et d'étain, ce matériau est transparent et conducteur. Mais le développement est au point mort parce que les scientifiques manquent d'une compréhension fondamentale de ses propriétés mécaniques.

Maintenant Horacio Espinosa, le professeur James N. et Nancy J. Farley en fabrication et entrepreneuriat à la McCormick School of Engineering de la Northwestern University, a dirigé des recherches qui élargissent la compréhension du comportement des nanofils d'argent en électronique.

Espinosa et son équipe ont étudié le chargement cyclique du matériau, qui est une partie importante de l'analyse de fatigue car elle montre comment le matériau réagit aux charges de contrainte fluctuantes.

"Le chargement cyclique est un comportement important du matériau qui doit être étudié pour réaliser les applications potentielles de l'utilisation de nanofils d'argent en électronique, " a déclaré Espinosa. " La connaissance d'un tel comportement permet aux concepteurs de comprendre comment ces films conducteurs échouent et comment améliorer leur durabilité. "

En faisant varier la tension sur des nanofils d'argent d'une épaisseur inférieure à 120 nanomètres et en suivant leur déformation au microscope électronique, l'équipe de recherche a caractérisé le comportement mécanique cyclique. Ils ont constaté que la déformation permanente était partiellement récupérable dans les nanofils étudiés, ce qui signifie que certains des défauts du matériau se sont en fait auto-cicatrisés et ont disparu lors du chargement cyclique. Ces résultats indiquent que les nanofils d'argent pourraient potentiellement résister à de fortes charges cycliques pendant de longues périodes, qui est un attribut clé nécessaire pour l'électronique flexible.

« Ces nanofils d'argent présentent des propriétés mécaniques assez inattendues, " a déclaré Espinosa. " Nous avons dû développer de nouvelles techniques expérimentales pour pouvoir mesurer cette nouvelle propriété matérielle. "

Les résultats ont récemment fait la couverture de la revue Lettres nano . Les autres coauteurs de Northwestern sur le papier sont Rodrigo Bernal, un doctorant récemment diplômé dans le laboratoire d'Espinosa, et Jiaxing Huang, professeur agrégé de science et d'ingénierie des matériaux à McCormick.

"La prochaine étape est de comprendre comment cette récupération influence le comportement de ces matériaux lorsqu'ils sont fléchis des millions de fois, " dit Bernal, premier auteur de l'article.