Sabe-se que dispositivos eletrônicos orgânicos, feitos de pequenas moléculas ou polímeros (isto é, substâncias compostas principalmente ou completamente de unidades semelhantes unidas) têm várias propriedades vantajosas. De fato, a Eletrônica Orgânica tem custos de produção relativamente baixos, é fácil de integrar com outros sistemas e permite boa flexibilidade do dispositivo. No caso apresentado neste texto, do Engenharia 360, isso foi conseguido em eletrodos feitos com nanofios de prata.

Desafios dos eletrodos na Eletrônica Orgânica

Apesar de suas vantagens, a maioria dos dispositivos eletrônicos orgânicos não funciona tão bem quanto aqueles que são construídos em substratos rígidos. Isso se deve principalmente à falta de eletrodos flexíveis existentes que possam fornecer simultaneamente propriedades como baixa resistência, alta transparência e superfícies lisas.

Com isso em mente, pesquisadores da Universidade Nankai, na China, se propuseram a criar novos eletrodos orgânicos para a energia fotovoltaica flexível, dispositivos que podem ser usados ​​para capturar a luz solar e convertê-la em eletricidade. Os eletrodos foram construídos usando nanofios de prata processados ​​em água e um polieletrólito.

Entendendo os polieletrólitos

Para esclarecer, vale explicar que um polieletrólito é um polímero que possui vários grupos ionizáveis ​​ao longo de suas moléculas constituintes. Os polieletrólitos são amplamente utilizados para aplicações que incluem desde agentes espessantes em alimentos até amaciantes de água. Então, sim, há muita aplicabilidade nesse tipo de material, sem que a gente precise partir para o campo da ficção científica.

Os eletrodos transparentes flexíveis (ETIs) apresentados pelos pesquisadores da Universidade de Nankai foram fabricados através da suspensão homogênea dispersa em água de nanofios de prata (AgNWs) usando poli (4-estirensulfonato de sódio) (PSSNa) como polieletrólito. A estratégia que eles usaram para construir os eletrodos aproveita a repulsão de carga eletrostática iônica entre os nanofios de prata, devido às propriedades específicas dos ânions PSSNa.

Propriedades das suspensões de nanofios de prata

Por mais que soe como falácia pesada de engenharias química e materiais, basicamente, o resultado são suspensões de nanofios AgNW que possuem dispersões estáveis ​​e homogêneas, produzindo ETIs suaves e com padrões semelhantes a grades. Curiosamente, a mesma estratégia de fabricação também pode ser usada para criar eletrodos flexíveis com base em outros materiais de enchimento condutor (por exemplo, metais ou carbono nanoestruturado).

Aplicações dos eletrodos flexíveis

Os eletrodos desenvolvidos apresentam dispersões estáveis e padrões de grade suaves. Além de nanofios de prata, essa abordagem pode ser aplicada a outros materiais condutores, como metais e carbono nanoestruturado. Em testes, dispositivos fotovoltaicos orgânicos criados com esses eletrodos atingiram eficiências de conversão de energia de 13,1% em junções únicas e 16,5% em configurações tandem.

Essa nova metodologia de fabricação de eletrodos flexíveis abre caminho para avanços significativos na eletrônica orgânica. Além de aplicações em dispositivos fotovoltaicos, esses eletrodos podem ser integrados a LEDs e outros componentes eletrônicos, ampliando suas possibilidades de uso.

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Fonte: Nature Electronics.

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Kamila Jessie

Doutora em Hidráulica e Saneamento pela Universidade de São Paulo (EESC/USP) e Mestre em Ciências pela mesma instituição; é formada em Engenharia Ambiental e Sanitária pelo Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais (CEFET-MG) com período sanduíche na University of Ottawa, no Canadá; possui experiência em tratamentos físico-químicos de água e efluentes; atualmente, integra o Centro de Pesquisa em Óptica e Fotônica (CePOF) do Instituto de Física de São Carlos (USP), onde realiza estágio pós-doutoral no Biophotonics Lab.