Fuente: riken.jp
La tecnología termocontraíble desarrollada por un equipo de RIKEN podría permitir que las células solares y los sensores táctiles se adhieran a objetos cuyas formas los hacen difíciles de laminar1.
Estudios recientes han indicado que los paneles curvos de células solares capturan la luz solar de manera más eficiente que los planos en días nublados. Una forma de producir electrónica curva es con sustratos similares al caucho, pero las células solares en dichos sustratos generalmente tienen un rendimiento mucho menor. En contraste, las células solares fabricadas en láminas flexibles tienen una alta eficiencia, pero pueden ser difíciles de unir a superficies curvas, un hecho que cualquiera que haya intentado envolver una pelota de fútbol puede dar fe.
Los investigadores dirigidos por Takao Someya del Centro RIKEN para la Ciencia de la Materia Emergente se dieron cuenta de que este problema podría superarse utilizando películas termocontraíbles, que se usan comúnmente para encapsular productos como medicamentos de venta libre. Si bien la mayoría de los dispositivos electrónicos son demasiado rígidos o frágiles para ser conectados a la película retráctil, el equipo se especializa en producir dispositivos ultradelgados con propiedades únicas.
"Cuando un material se vuelve más delgado, se vuelve más flexible, es por eso que podemos arrugar el papel de aluminio a mano, pero también podemos usar aluminio para hacer bicicletas", explica el investigador postdoctoral Steven Rich. "Aunque utilizamos materiales rígidos como metales y plásticos, son tres veces más delgados que una bolsa de supermercado y pueden doblarse muy bruscamente sin romperse".
Rich y tres colegas de RIKEN unieron una lámina de polímero no estirable pero flexible a una película retráctil, luego usaron microscopía para observar la estructura en capas durante varias exposiciones al calor. Estas pruebas revelaron que, a medida que el área del dispositivo se reducía hasta en un 70%, las láminas ultrafinas aliviaban la tensión de la compresión al formar pequeñas arrugas y pliegues.
Al controlar el tamaño de estas arrugas y elegir materiales capaces de sobrevivir tanto al calor como a las arrugas severas, el equipo de RIKEN descubrió que podían reducir los módulos fotovoltaicos orgánicos prefabricados en objetos redondos (Fig. 1), así como aquellos con ángulos agudos y curvaturas irregulares, incluidas rocas de plástico y muñecas tradicionales japonesas Daruma.
Aunque los investigadores anticiparon que la contracción podría dañar los componentes fotovoltaicos y reducir el rendimiento del dispositivo, ocurrió lo contrario. Los experimentos indicaron que las propiedades fotónicas de las estructuras de arrugas inducidas por la contracción mejoraron la absorción de luz, aumentando la eficiencia de conversión de energía hasta en un 17% en comparación con los dispositivos planos.
El equipo también utilizó envoltura retráctil para laminar el mango de una taza de té con un sensor táctil electrónico, una hazaña delicada que sirve como ejemplo de cómo esta tecnología podría aplicarse ampliamente. "Podríamos incorporar sensores junto con pantallas, sistemas de generación de energía y transistores para crear interfaces interactivas", dice Rich.
