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Cientistas desenvolvem eletrodos orgânicos flexíveis com nanofios de prata

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por Kamila Jessie
| 25/11/2019 2 min

Cientistas desenvolvem eletrodos orgânicos flexíveis com nanofios de prata

por Kamila Jessie | 25/11/2019
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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.

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).

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

Engenheira ambiental e sanitarista, MSc. e atualmente doutoranda em Engenharia Hidráulica e Saneamento pela Universidade de São Paulo. http://orcid.org/0000-0002-6881-4217

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