Formation d'un IDL à l'interface de deux ionoélastomères de charges opposées. (A) Illustration schématique d'une jonction polyanion/polycation. Des électrodes de nanotubes de carbone à surface élevée sont intégrées dans chaque ionoélastomère, résultant en des EDL à faible impédance (haute capacité). (B) Structures chimiques du polyanion ES et du polycation AT. (C) tracé de Nyquist et (D) tracé de phase de Bode des mesures d'impédance ca. L'encart dans (C) montre un agrandissement du tracé de Nyquist dans la région de basse impédance. Les lignes grises représentent les ajustements du modèle de circuit équivalent indiqué dans l'encart de (D) aux données d'impédance ca, où RC, RB, et CB correspondent à la résistance de contact, résistance en vrac, et capacité de polarisation en vrac, respectivement. Un élément à phase constante (CPE) est utilisé pour décrire l'EDL (pour ES/ES et AT/AT) ou l'IDL (pour ES/AT). Z′, partie réelle de l'impédance complexe; Z′′, partie imaginaire de l'impédance complexe. Crédit: Science (2020). DOI :10.1126/science.aay8467
Une équipe de chercheurs de l'Université du Massachusetts et de l'Université Harvard a développé un type de technologie ionotronique qui ne nécessite pas d'électrolytes liquides. Dans leur article publié dans la revue Science , le groupe décrit plusieurs dispositifs ioniques qu'ils ont construits et leurs utilisations possibles. Dace Gao et Pooi See Lee de l'Université technologique de Nanyang ont publié un article Perspective décrivant le travail de l'équipe dans le même numéro de la revue.
Dans les années récentes, les entreprises qui fabriquent des appareils électroniques grand public ont promis des produits que les utilisateurs peuvent plier, ce qui permettrait le développement de produits tels que des appareils portables. Jusqu'ici, il y a eu très peu de nouveaux produits, toutefois. À cause de ça, les scientifiques ont tourné leur attention vers la technologie ionotronique dans laquelle les porteurs de charge sont des ions au lieu d'électrons. Mais ça, trop, a rencontré des obstacles, le plus notoirement, le besoin d'électrolytes liquides, qui peuvent fuir ou subir des pertes dues à l'évaporation. Dans ce nouvel effort, les chercheurs du Massachusetts ont trouvé un moyen de créer des dispositifs ionotroniques qui ne nécessitent pas d'électrolytes liquides, ouvrant peut-être la voie à de nouveaux types d'appareils électroniques grand public.
Pour créer leurs nouveaux appareils, les chercheurs ont utilisé deux élastiques, ionoélastomères caoutchouteux — polycations et polyanions. Avec le polycation, des groupes sulfate chargés positivement étaient fixés aux chaînes élastomères tandis que les contre-ions négatifs pouvaient facilement s'écouler. Les polyanions ont été fabriqués de la même manière mais avec les charges inversées. En les combinant, les chercheurs ont pu créer un dispositif qui permettait au courant de se déplacer dans une seule direction :une diode analogique. Ils ont également créé un transistor en plaçant le polycation entre deux polyanions. Et ils ont construit un transducteur en plaçant un polyanion au-dessus d'un polycation, puis en ajoutant une couche diélectrique VHB sur le dessus et un nanotube de carbone sur le fond.
Tous les appareils construits par l'équipe étaient à la fois souples et extensibles, ce qui suggère que les appareils avec des matériaux similaires pourraient bientôt commencer à apparaître dans les appareils grand public. Gao et See Lee suggèrent que la technologie pourrait également être utilisée pour créer une interface entre une machine et un humain, notant que les deux utilisent des ions comme porteurs de signaux.
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