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Cientistas desenvolvem eletrodos orgânicos flexíveis com nanofios de prata

por Kamila Jessie | 25/11/2019

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 aqui, isso foi conseguido em eletrodos feitos
com nanofios de prata.

eletrodos organicos em dispositivos flexíveis
Imagem: cal-os.com

Limitações 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.

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Com isso em mente, pesquisadores da Universidade Nankai, na
China, recentemente 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.

Encaixando os conceitos:

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.

Imagem: Sun et al., 2019. nature.com

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).

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Em seu estudo, os pesquisadores usaram os eletrodos
flexíveis que desenvolveram para criar dispositivos fotovoltaicos orgânicos.
Eles então testaram esses dispositivos em uma série de experimentos, alcançando
resultados muito promissores. Os dispositivos flexíveis de junção única e
tandem alcançam eficiências de conversão de energia de 13,1% e 16,5%,
respectivamente.

Aplicações:

No futuro, essa estratégia de fabricação de eletrodos suaves
e flexíveis em forma de grade ou malha poderá abrir novas possibilidades para o
desenvolvimento de eletrônicos orgânicos. Além do uso em dispositivos
fotovoltaicos, esses eletrodos podem ser integrados a LEDs, ou outros
componentes eletrônicos.

Leia mais: Engenheiros fazem transistores e dispositivos eletrônicos flexíveis.

Fonte: Nature Electronics.

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Kamila Jessie

Doutoranda e mestre em Engenharia Hidráulica e Saneamento pela Universidade de São Paulo, é formada em Engenharia Ambiental e Sanitária.