Les scientifiques de l'Institut Max Planck pour la recherche sur les polymères (MPI-P) dirigé par le Dr Kamal Asadi ont résolu un défi de quatre décennies consistant à produire des films de nylon très minces pouvant être utilisés dans des composants de mémoire électronique, par exemple. Les fines pellicules de nylon sont plusieurs centaines de fois plus fines qu'un cheveu humain, et pourrait donc être intéressant pour des applications dans des dispositifs électroniques pliables ou pour l'électronique dans les vêtements.

Alors que l'industrie de la microélectronique évolue vers l'électronique portable et les textiles électroniques, les chercheurs intègrent des matériaux électroniques tels que les ferroélectriques aux textiles. Nylons, une famille de polymères synthétiques, ont été introduits pour la première fois dans les années 1920 pour les bas pour femmes, et sont aujourd'hui parmi les fibres synthétiques les plus utilisées dans les textiles. Ils sont constitués d'une longue chaîne d'unités moléculaires répétées, c'est-à-dire des polymères, dans lequel chaque motif répété contient un arrangement spécifique d'hydrogène, l'oxygène et l'azote avec des atomes de carbone.

Les nylons présentent également des "propriétés ferroélectriques". Cela signifie que les charges électriques positives et négatives peuvent être séparées, et cet état peut être maintenu. Les matériaux ferroélectriques sont utilisés dans les capteurs, actionneurs, dispositifs de mémoire et de récupération d'énergie. L'avantage d'utiliser des polymères est qu'ils peuvent être liquéfiés à l'aide de solvants adéquats et donc traités à partir d'une solution à faible coût pour former des films minces flexibles qui conviennent aux dispositifs électroniques tels que les condensateurs, transistors et diodes. Cela fait des polymères ferroélectriques un choix viable pour l'intégration avec les e-textiles. Bien que les polymères de nylon aient des applications commerciales importantes dans les tissus et les fibres, leur application dans les appareils électroniques a été entravée car il était impossible de créer des films minces de haute qualité de nylons ferroélectriques par traitement en solution.

Les scientifiques du MPI-P, en collaboration avec des chercheurs de l'Université Johannes Gutenberg de Mayence et de l'Université de technologie de Lodz, ont maintenant résolu ce problème vieux de 40 ans, et développé une méthode pour fabriquer des condensateurs à couche mince en nylon ferroélectrique en dissolvant le nylon dans un mélange d'acide trifluoroacétique et d'acétone et en le solidifiant à nouveau sous vide. Ils ont pu réaliser des films de nylon minces qui ne font généralement que quelques 100 nanomètres d'épaisseur, plusieurs 100 fois plus fins que les cheveux humains. « En utilisant cette méthode, nous avons produit des films minces extrêmement lisses. C'est très important, car il empêche les pannes électriques, par exemple, condensateurs, et détruisant ainsi les circuits électroniques. À la fois, la douceur permet de développer des films minces transparents et éventuellement, appareils électroniques transparents, " dit le Dr Kamal Asadi, chef de groupe au MPI-P.

En utilisant leur nouvelle méthode, le groupe autour de Kamal Asadi a pu produire des condensateurs en nylon de haute performance. Les scientifiques ont soumis les prototypes des condensateurs à des cycles de contrainte prolongés et ont démontré la robustesse des nylons ferroélectriques sous des millions de cycles de fonctionnement. Les films de nylon minces pourraient devenir un composant important pour une utilisation dans l'électronique flexible à l'avenir et trouver des applications dans les appareils électroniques pliables ou pour l'électronique dans les vêtements. Ces nouvelles découvertes ouvrent la voie à des tissus multifonctionnels qui servent de tissu pour couvrir notre corps et peuvent en même temps générer de l'électricité à partir des mouvements de notre corps.

Leurs résultats sont maintenant publiés dans la revue Avancées scientifiques .