Flexibilidad alta

Pedro Reis, profesor del Departamento de Matemáticas del MIT, no tuvo que ir muy lejos para encontrar una asignatura para su último estudio. Al pasar por el Edgerton Center en el edificio 4, Reis notó que se formaban pequeñas ampollas en un logotipo del MIT hecho con cinta de embalaje mientras se despegaba lentamente de una puerta de vidrio.

Un letrero inspirador Este logotipo de cinta de embalaje en la puerta de un laboratorio del MIT llevó al investigador Pedro Reis a investigar la física detrás de la delaminación.

Es algo que está a tu alrededor todo el tiempo, pero si lo miras de otra manera, puedes ver algo nuevo, dice.

Esta historia fue parte de nuestro número de septiembre de 2009

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Reis y sus colegas del Centro Nacional Francés de Investigación Científica sabían que diferentes tasas de expansión inducida por el calor entre una película delgada y la superficie a la que está adherida pueden hacer que se separen, un proceso conocido como deslaminación. Por ejemplo, la luz del sol puede producir ampollas en las pegatinas adheridas a las ventanas. Y sabían que la delaminación también puede ocurrir cuando se comprime una superficie; la película se dobla con la superficie hasta que las fuerzas de compresión se vuelven demasiado grandes, lo que hace que se salga de la superficie para formar ampollas.

Para obtener más información sobre la mecánica de la delaminación causada por la compresión de la superficie, los investigadores comprimieron y estiraron superficies con películas delgadas adheridas a ellas y midieron las dimensiones de las ampollas resultantes. Su análisis reveló que la formación, el tamaño y la evolución de las ampollas dependen de varios factores: la elasticidad de la pegatina, la elasticidad de la superficie a la que está adherida y la fuerza de adhesión entre ellas.

Aunque la delaminación suele ser algo que se debe evitar, los investigadores se dieron cuenta de que podían usar sus hallazgos para mejorar la electrónica extensible que se usa en el papel electrónico y las pantallas flexibles. Estos dispositivos flexibles han resultado difíciles de diseñar, porque la torsión tiende a dañar el cableado eléctrico. Al separar parcialmente los cables del material a través de un proceso de deslaminación cuidadosamente controlado, los ingenieros pueden fabricar componentes electrónicos extensibles que no se rompen a medida que el sustrato se estira y retuerce.

Otros han intentado fabricar componentes electrónicos extensibles mediante el uso de complejas técnicas de microfabricación para crear ampollas entre los cables y los materiales de la superficie. Pero este enfoque a veces puede hacer que las ampollas se vuelvan demasiado grandes, lo que lleva a defectos estructurales. El modelo que desarrollaron Reis y sus colegas puede predecir el tamaño correcto de blíster para materiales con diferentes características, lo que permite construir materiales flexibles más resistentes.

Con el nuevo modelo, que los investigadores describieron en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias, los ingenieros pueden variar la fuerza adhesiva y las propiedades elásticas de superficies y cables de forma controlada, lo que facilita el diseño de teléfonos móviles flexibles, por ejemplo, o ropa que incorpora sensores electrónicos.

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