Un equipo de investigación de POSTECH ha desarrollado una tecnología innovadora que analiza la deformación de estructuras ‘serpentinas’ en tiempo real, un componente clave de la tecnología estirable, y visualiza el proceso a través de cambios de color. Dirigido por el profesor Soo Seok Cho del Departamento de Ingeniería Eléctrica, el equipo incluía a los candidatos de doctorado Sanghyun Han, Junho Shin, Jeon Park y los estudiantes de maestría Hakjun Yang y Seungmin Nam. La investigación fue publicada en la edición en línea de diciembre de la revista internacional. ciencia avanzada y apareció como la contraportada interior.
Tecnología estirable: revolucionando la electrónica de próxima generación mediante la deformación de forma libre
La electrónica flexible y deformable ha progresado más allá de los diseños flexibles, plegables, enrollables y deslizables hasta sistemas totalmente estirables que permiten deformaciones de forma libre. La tecnología ampliada está ganando terreno en diversos campos, como pantallas, sensores, semiconductores, piel electrónica, robots biomiméticos y ropa inteligente.
La tecnología estirable se basa principalmente en dos enfoques: crear materiales resistentes como el caucho y diseñar estructuras estirables que se integren perfectamente con las tecnologías existentes de semiconductores, pantallas, electrodos y sensores. En la tecnología estructural estirable, la interconexión serpentina (una conexión elástica y ondulada) juega un papel importante al proporcionar elasticidad a los componentes electrónicos no estirables. Los avances en esta tecnología requieren una comprensión profunda de las propiedades estructurales y los mecanismos de deformación en todas las etapas del estiramiento.
Visualización de la deformación de estructuras serpentinas en tiempo real.
Hasta ahora, sólo era posible analizar la deformación de las estructuras serpentinas después de daños físicos como, por ejemplo, roturas. Esto significó que los investigadores tuvieron que confiar en simulaciones teóricas o datos de observación limitados de ciclos de estiramiento anteriores, lo que impidió conocer en tiempo real el comportamiento estructural.
El equipo de POSTECH abordó este desafío explotando los cambios de color estructurales: cambios de color que ocurren a nanoescala durante la deformación. Utilizando elastómero de cristal líquido quiral (CLCE), un material mecanocrómico que cambia de color cuando se estira, desarrollaron un sistema que permite una visualización precisa y en tiempo real de la deformación de estructuras serpentinas. Además, el equipo validó los resultados mediante análisis teórico de elementos finitos, confirmando el potencial de la tecnología para aplicaciones de diseño optimizadas.
Importancia técnica e industrial
Este enfoque innovador elimina la necesidad de procesos complejos de nanofabricación y proporciona una comprensión clara y en tiempo real de cómo se deforman las estructuras serpentinas. Al proporcionar pautas de diseño funcional para optimizar estas estructuras en diversos entornos de estiramiento, esta tecnología está preparada para acelerar la comercialización de dispositivos estirables.
El profesor Soo Seok Choi comentó: “Esta investigación abre la puerta a la evaluación y el diseño precisos de estructuras de conectividad central para tecnologías extendidas”. Añadió que se espera que los hallazgos amplíen las aplicaciones y aceleren la comercialización en áreas como pantallas, semiconductores, sensores, piel electrónica, ropa inteligente y robótica blanda.
Reconocimiento
Esta investigación fue apoyada por el Programa de Desarrollo de Tecnología Futura de Samsung y la Iniciativa de Demostración y Desarrollo de Pantallas Estirables del Instituto de Planificación y Evaluación de Tecnología Industrial de Corea.