Fonte: riken.jp
A tecnologia de redução de calor desenvolvida por uma equipe all-RIKEN poderia permitir que células solares e sensores de toque fossem anexados a objetos cujas formas as tornam desafiadoras para laminar1.
Estudos recentes indicaram que painéis de células solares curvas capturam a luz solar de forma mais eficiente do que os planos em dias nublados. Uma maneira de produzir eletrônicos curvos é com substratos semelhantes à borracha, mas as células solares nesses substratos geralmente têm um desempenho muito menor. Em contraste, as células solares fabricadas em folhas flexíveis têm alta eficiência, mas podem ser difíceis de anexar a superfícies curvas — fato que qualquer pessoa que tenha tentado presentear uma bola de futebol pode atestar.
Pesquisadores liderados por Takao Someya, do RIKEN Center for Emergent Matter Science, perceberam que esse problema poderia ser superado usando filmes que reduzem o calor, que são comumente usados para encapsular produtos como medicamentos sem prescrição médica. Embora a maioria dos eletrônicos sejam muito rígidos ou frágeis para serem anexados ao filme de encolhimento, a equipe é especializada na produção de dispositivos ultrathin com propriedades únicas.
"Quando um material se torna mais fino, ele se torna mais flexível — é por isso que podemos amassar a folha de alumínio à mão, mas também podemos usar alumínio para fazer bicicletas", explica o pesquisador de pós-doutorado Steven Rich. "Embora usemos materiais rígidos, como metais e plásticos, eles são três vezes mais finos que um saco de supermercado e podem dobrar muito bruscamente sem quebrar."
Ricos e três colegas riken anexaram uma folha de polímero não elástica, mas flexível, a uma película de encolhimento, depois usaram microscopia para observar a estrutura em camadas durante várias exposições ao calor. Esses testes revelaram que, à medida que a área do dispositivo encolheu em até 70%, as folhas ultrathin aliviou a tensão da compressão formando pequenas rugas e dobras.
Controlando o tamanho dessas rugas e escolhendo materiais capazes de sobreviver tanto ao calor quanto às rugas severas, a equipe do RIKEN descobriu que eles poderiam encolher módulos fotovoltaicos orgânicos pré-fabricados em objetos redondos (Fig. 1), bem como aqueles com ângulos afiados e curvaturas irregulares, incluindo rochas plásticas e bonecas tradicionais japonesas daruma.
Embora os pesquisadores antecipassem que o encolhimento poderia danificar os componentes fotovoltaicos e reduzir o desempenho do dispositivo, ocorreu o contrário. Experimentos indicaram que as propriedades fotônicas das estruturas de rugas induzidas pelo encolhimento melhoraram a absorção de luz, aumentando a eficiência de conversão de energia em até 17% em dispositivos planares.
A equipe também usou envoltórios para laminar a alça de uma xícara de chá com um sensor de toque eletrônico — um feito delicado que serve como um exemplo de como essa tecnologia poderia ser amplamente aplicada. "Poderíamos incorporar sensores junto com displays, sistemas de geração de energia e transistores para criar interfaces interativas", diz Rich.
