Un equipo de investigación de POSTECH ha desarrollado una tecnología innovadora que analiza en tiempo real la deformación de estructuras ‘serpentinas’, un componente crítico de la tecnología estirable y visualiza el proceso a través de cambios de color. El equipo, dirigido por el profesor Su Seok Choi del Departamento de Ingeniería Eléctrica, incluía a los candidatos de doctorado Sanghyun Han, Junho Shin, Jiyoon Park y los estudiantes de maestría Hakjun Yang y Seungmin Nam. El estudio fue publicado 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 avanzado más allá de los diseños flexibles, plegables, enrollables y deslizables hasta llegar a sistemas totalmente estirables que permiten la deformación de forma libre. La tecnología extensible está ganando terreno en diversos campos, como pantallas, sensores, semiconductores, piel electrónica, robots biomiméticos y ropa inteligente.
La tecnología estirable se basa en gran medida en dos enfoques: crear materiales elásticos similares al 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 crucial al proporcionar elasticidad a los componentes electrónicos no estirables. El avance de esta tecnología requiere una comprensión profunda de las características estructurales y los procesos de deformación durante todas las etapas del estiramiento.
Visualización de la deformación de estructuras serpentinas en tiempo real
Hasta ahora, analizar la deformación en estructuras serpentinas sólo era posible después de que se hubieran producido daños físicos, como roturas. Esto significó que los investigadores tuvieron que confiar en simulaciones teóricas o datos de observación limitados de ciclos de estiramiento anteriores, lo que dificultó la comprensión en tiempo real del comportamiento estructural.
El equipo de POSTECH abordó este desafío aprovechando los cambios en el color estructural: 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 en estructuras serpentinas. Además, el equipo validó los resultados mediante análisis teórico de elementos finitos, lo que confirma el potencial de la tecnología para aplicaciones de diseño optimizadas.
Importancia tecnológica e industrial
Este enfoque innovador elimina la necesidad de complejos procesos de nanofabricación y proporciona una comprensión clara y en tiempo real de cómo se deforman las estructuras serpentinas. Al ofrecer pautas de diseño prácticas para optimizar estas estructuras en diversos entornos de estiramiento, esta tecnología está preparada para acelerar la comercialización de dispositivos estirables.
El profesor Su Seok Choi comentó: «Esta investigación abre la puerta a una evaluación y diseño precisos de las estructuras de conexión fundamentales para la tecnología estirable». Añadió que se espera que los hallazgos amplíen las aplicaciones y aceleren la comercialización en campos como pantallas, semiconductores, sensores, piel electrónica, ropa inteligente y robótica blanda.
Expresiones de gratitud
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 Tecnología Industrial de Planificación y Evaluación de Corea.
