Les films minces traditionnels utilisés dans l’électronique flexible sont sujets aux fissures et aux déchirures en raison de leur fragilité inhérente. Cette limitation a entravé l’adoption généralisée de l’électronique flexible dans les appareils soumis à des courbures et des flexions répétées. Pour relever ce défi, les chercheurs de Berkeley se sont concentrés sur la création d'un matériau capable de résister à ces contraintes mécaniques sans compromettre ses propriétés électriques.
L’équipe, dirigée par le professeur Lihua Jin et l’étudiant diplômé Yuxuan Lin, s’est inspirée de la résistance exceptionnelle des nanotubes de carbone. Les nanotubes de carbone sont des structures cylindriques composées de feuilles de graphène enroulées et sont réputées pour leur haute résistance à la traction et leur conductivité électrique. Cependant, l'incorporation de nanotubes de carbone dans des films minces s'est révélée difficile en raison de leur tendance à s'agréger et à former des faisceaux, ce qui peut perturber l'uniformité du film et provoquer des perturbations.
Pour surmonter cet obstacle, les chercheurs ont mis au point une approche unique permettant de synthétiser des nanotubes de carbone directement au sein d'un film mince. En contrôlant les conditions de croissance, ils ont pu créer un réseau de nanotubes de carbone alignés verticalement et uniformément dispersés dans le film. Cette nouvelle structure de nanotubes agit comme un échafaudage de renforcement qui améliore considérablement la sécurité.
Les résultats expérimentaux ont démontré que les films minces renforcés par des nanotubes présentaient une ténacité et une flexibilité remarquables. Par rapport aux films minces conventionnels, ces films renforcés ont montré une résistance à la déchirure six fois supérieure et une flexibilité 20 fois supérieure. De plus, les films ont conservé leur excellente conductivité électrique, garantissant un transport efficace des charges.
Le développement de cette structure renforcée par des nanotubes représente un pas en avant significatif dans la quête d’une électronique flexible et durable. En intégrant les propriétés exceptionnelles des nanotubes de carbone dans des films minces, les chercheurs ont créé un matériau capable de résister aux rigueurs de la flexion sans compromettre sa résistance électrique.
Les implications de cette avancée s’étendent bien au-delà du domaine de l’électronique flexible. La technique de renforcement des nanotubes pourrait être appliquée à divers matériaux en couches minces, tels que les cellules solaires, les capteurs et les dispositifs de stockage d'énergie, afin d'améliorer leur durabilité et d'élargir leur gamme d'applications.
Les résultats de cette recherche ont été publiés dans la prestigieuse revue « Nature Nanotechnology » et ont suscité une attention considérable de la part de la communauté scientifique. Ces travaux ouvrent de nouvelles voies pour le développement de produits de nouvelle génération plus flexibles, durables et polyvalents, ouvrant la voie à un plus large éventail d'applications innovantes dans divers domaines.
