Para criar a nova folha condutora, uma equipa liderada pela Universidade RMIT utilizou uma película fina comum encontrada nos ecrãs tácteis dos telemóveis e reduziu-a de 3D para 2D, utilizando química de metais líquidos. As nanofolhas são facilmente compatíveis com as tecnologias eletrónicas existentes e, devido à sua incrível flexibilidade, podem ser fabricadas através de processamento rolo a rolo (R2R), semelhante à produção de jornais. A investigação, realizada em colaboração com a UNSW, a Universidade Monash e o Centro de Excelência em Tecnologias Eletrónicas de Baixo Consumo de Energia do ARC (FLEET), foi publicada na revista Nature Electronics. O investigador principal, Dr. Torben Daeneke, afirma que a maioria dos ecrãs tácteis dos telemóveis são feitos de um material transparente, o óxido de índio e estanho, que é altamente condutor, mas também muito quebradiço.
“Pegamos num material antigo e transformamo-lo de dentro para fora para criar uma nova versão extremamente fina e flexível”, diz Daeneke, bolseira do Conselho Australiano de Investigação DECRA na RMIT. “Pode dobrá-lo, pode rodá-lo, e poderia ser fabricado de forma muito mais barata e eficiente do que o método lento e caro que usamos atualmente para produzir ecrãs tácteis. Torcê-lo em duas dimensões também o torna mais transparente, permitindo a passagem de mais luz. Isto significa que um telemóvel com um ecrã táctil feito com o nosso material consumiria menos energia, aumentando a duração da bateria em cerca de 10%.”.
Faça você mesmo: um ecrã tátil que pode construir em casa
O método atual de fabrico do material transparente de película fina utilizado nos ecrãs tácteis padrão é um processo em lote lento, que consome muita energia e é dispendioso, realizado numa câmara de vácuo. "O melhor de tudo é que a nossa abordagem não requer equipamento caro ou especializado; poderia até ser feita numa cozinha doméstica", diz Daeneke. "Mostrámos que é possível criar eletrónica mais barata e imprimível utilizando ingredientes que se podem comprar numa loja de materiais de construção, imprimindo em plásticos para fabricar os ecrãs tácteis do futuro.".
Grosso e fino: como transformar um material antigo num novo
Para criar o novo tipo de óxido de índio e estanho (ITO) ultrafino, os investigadores utilizaram uma abordagem de impressão com metal líquido. Uma liga de índio e estanho é aquecida a 200 °C, onde se torna líquida, sendo depois laminada sobre uma superfície para imprimir nanofolhas de óxido de índio e estanho. Estas nanofolhas 2D têm a mesma composição química que o ITO padrão, mas uma estrutura cristalina diferente, o que lhes confere propriedades mecânicas e óticas inovadoras. Além de ser completamente flexível, o novo tipo de ITO absorve apenas 0,7% da luz, em comparação com 5 a 10% para o vidro condutor padrão. Para o tornar mais condutor eletronicamente, basta adicionar mais camadas. "É uma abordagem pioneira que resolve um desafio que se acreditava ser insuperável", afirma Daeneke.
"Não há outra forma de tornar este material totalmente flexível, condutor e transparente, para além do nosso novo método de metal líquido", diz. "Até agora, era impossível; as pessoas simplesmente assumiam que não era possível.".
Patente pendente: levar a tecnologia ao mercado
A equipa de investigação já utilizou o novo material para criar um ecrã tátil funcional como prova de conceito e registou um pedido de patente para a tecnologia. O material também pode ser utilizado em muitas outras aplicações optoelectrónicas, tais como LEDs e ecrãs tácteis, bem como potencialmente em futuras células solares e janelas inteligentes. "Estamos entusiasmados por estarmos em condições de explorar oportunidades de colaboração comercial e de trabalhar com as indústrias relevantes para levar esta tecnologia para o mercado", afirma Daeneke.
Os investigadores agradecem o apoio do RMIT Microscopy and Microanalysis Facility (RMMF), do RMIT MicroNano Research Facility (MNRF), do National Computational Infrastructure National Facility, do Pawsey Supercomputer Center e do Melbourne Centre for Nanofabrication (MCN) no Victorian Node da Australian National Fabrication Facility (ANFF).
O artigo "ITO impresso bidimensional ultrafino e altamente flexível derivado de metal líquido", com os primeiros autores Dr. Robi Datta e Dr. Nitu Syed, foi publicado na Nature Electronics (DOI: 10.1038/s41928-019-0353-8).
