Les chercheurs ont découvert un nouvel étirable, conducteur transparent qui peut être plié ou étiré et libéré, entraînant une grande courbure ou une déformation importante, au moins 10, 000 fois sans montrer de signes de fatigue.

Il s'agit d'une étape cruciale dans la création d'une nouvelle génération d'électronique pliable - pensez à un téléviseur à écran plat qui peut être enroulé pour une portabilité facile - et de dispositifs médicaux implantables. L'oeuvre, publié lundi dans le Actes de l'Académie nationale des sciences , associe des nanomesh d'or à un substrat étirable en polydiméthylsiloxane, ou PDMS.

Le substrat est étiré avant que le nanomesh d'or ne soit placé dessus - un processus connu sous le nom de "pré-étirage" - et le matériau n'a montré aucun signe de fatigue lorsqu'il est étiré cycliquement à une contrainte de plus de 50 %.

Le nanomesh d'or s'est également avéré propice à la croissance cellulaire, indiquant qu'il s'agit d'un bon matériau pour les dispositifs médicaux implantables.

La fatigue est un problème courant pour les chercheurs qui essaient de développer un conducteur transparent, fabriquer de nombreux matériaux ayant une bonne conductivité électrique, flexibilité et transparence - les trois sont nécessaires pour l'électronique pliable - s'usent trop vite pour être pratiques, dit Zhifeng Ren, physicien à l'Université de Houston et chercheur principal au Texas Center for Superconductivity, qui était l'auteur principal de l'article.

Le nouveau matériel, réalisé par lithographie aux joints de grains, résout ce problème, il a dit.

En plus de Ren, les autres chercheurs du projet comprenaient Chuan Fei Guo et Ching-Wu "Paul" Chu, les deux de UH; Zhigang Suo, Qihan Liu et Yecheng Wang, tous de l'Université de Harvard, et Guohui Wang et Zhengzheng Shi, tous deux du Houston Methodist Research Institute.

En science des matériaux, « fatigue » est utilisé pour décrire les dommages structurels causés à un matériau par des mouvements ou des pressions répétés, connu sous le nom de « cyclage des contraintes ». Pliez un matériau suffisamment de fois, et il est endommagé ou se casse. Cela signifie que les matériaux ne sont pas assez durables pour l'électronique grand public ou les appareils biomédicaux.

"Les matériaux métalliques présentent souvent une fatigue cyclique élevée, et la fatigue a été une maladie mortelle pour les métaux, ", ont écrit les chercheurs.

"Nous affaiblissons la contrainte du substrat en rendant glissante l'interface entre le nanomesh Au (or) et le PDMS, et attendez-vous à ce que le nanomesh Au atteigne une super-extensibilité et une résistance élevée à la fatigue, ", écrivent-ils dans le journal. "L'absence de fatigue signifie ici que la structure et la résistance ne changent pas ou ont peu de changement après de nombreux cycles de déformation."

Par conséquent, ils ont rapporté, "le nanomesh Au ne présente pas de fatigue de déformation lorsqu'il est étiré à 50 pour cent pendant 10, 000 cycles."

De nombreuses applications nécessitent un étirement moins important - et de nombreux matériaux se cassent avec beaucoup moins d'étirement - de sorte que la combinaison d'une plage d'étirement suffisamment large et de la capacité d'éviter la fatigue sur des milliers de cycles indique un matériau qui resterait productif sur une longue période de temps , dit Ren.

La lithographie aux joints de grains impliquait un processus de métallisation par lift-off bicouche, qui comprenait une couche de masque d'oxyde d'indium et une couche sacrificielle d'oxyde de silicium et offre un bon contrôle sur les dimensions de la structure maillée.

Les chercheurs ont utilisé des cellules de fibroblastes embryonnaires de souris pour déterminer la biocompatibilité; cette, ainsi que le fait que l'extensibilité du nanomesh d'or sur un substrat glissant ressemble au bioenvironnement des surfaces des tissus ou des organes, suggèrent que le nanomesh "pourrait être implanté dans le corps comme électrode de stimulateur cardiaque, une connexion aux terminaisons nerveuses ou au système nerveux central, un cœur qui bat, etc, " ils ont écrit.

Le laboratoire de Ren a rapporté la mécanique de fabrication d'un nouveau matériau électrique transparent et extensible, en utilisant des nanomesh d'or, dans un article publié dans Communication Nature en janvier 2014.

Ce travail développe cela, produire le matériau d'une manière différente pour lui permettre de rester sans fatigue pendant des milliers de cycles.