Araştırmacılar İletken Maddelerin Kırılma Noktalarını Tanımladı
,
Plastiklerin esneklikten kırılganlığa dönüştüğünde sıcaklığı tahmin etmek için geliştirilmiş bir yöntem, bu da esnek elektroniklerin gelecekteki gelişimini hızlandırabilir; Penn State Mühendislik Fakültesi araştırmacıları tarafından geliştirilmiştir.
Bükülebilir ekranlar ve tıbbi implantlar gibi yeni nesil esnek elektronikler, mekanik olarak esnek olan yarı iletken malzemelere dayanacaktır.
Cam geçiş sıcaklığı olarak bilinen kırılganlık oluştuğunda sıcaklığın doğru tahminleri, oda sıcaklığında esnek kalan iletken polimerlerin tasarımı için çok önemlidir.
Kimya mühendisliği ve baş araştırmacı profesör Enrique Gomez, “Polimerlerin cam geçişini tahmin etmek için önceki çalışmalar karmaşık, çok parametreli modellere dayanıyordu, ancak yine de düşük doğrulukta yol açtı” dedi. “Ek olarak, konjüge edilmiş polimerlerin cam geçişinin doğru deneysel ölçümleri zordur.”
Tüm polimerler soğutulduğunda kırılgan hale gelir. Bununla birlikte, Strafor kaplarda kullanılan polistiren gibi bazı polimerler, oda sıcaklığından daha yüksek sıcaklıklarda kırılgan hale gelirken, lastik bantlarda kullanılan poliizopren gibi diğer polimerler, çok daha düşük sıcaklıklarda kırılgan hale gelir.
Daha önce Penn State’de doktora öğrencisi ve şimdi Santa Barbara’daki California Üniversitesi’nde doktora sonrası araştırmacı olan Renxuan Xie, gevrekleşme meydana geldikçe mekanik özellikleri takip ederek cam geçiş sıcaklıklarını ölçmenin ve camsı geçiş sıcaklığı ve yapı arasındaki ilişkiyi anlamanın temelini atmanın bir yolunu buldu. Takip çalışmaları daha sonra sıcaklığın bir fonksiyonu olarak mekanik özellikleri ölçerek 32 farklı polimer için cam geçişini belirledi.
Gomez, “Bu ilerleme, daha sonraki çalışmalarımızda çeşitli polimerlerin verileriyle birleştiğinde kimyasal yapı ile cam geçişi arasında basit bir ilişki olduğunu ortaya koydu.” Dedi. Diyerek şöyle devam etti: “Bu nedenle, gevrekleşme noktasını kimyasal yapıdan tahmin edebiliriz.”
Gomez’e göre, Nature Communications’ın yakın tarihli bir sayısında bildirilen bu çalışma, araştırmacıların, iletken polimerlerin elektronik yapıda kullanılmak üzere sentezlenmeden önce kimyasal yapılarından cam geçiş sıcaklığını tahmin etmelerini sağlıyor. Günümüzde kullanılan iletken polimerlerin çoğu kırılgan ve esnek değildir, bu nedenle bu ilerleme esnek elektroniklerin gelişimini hızlandırabilir.
Gomez, “Basit görünse de, cam geçiş sıcaklığını ölçmek için iletken polimerlerin mekanik özelliklerini ilk kullanan biziz.” Dedi. “Kimyasal yapıya dayalı cam geçiş sıcaklığını önceden mümkün olandan daha doğru bir şekilde tahmin eden basit bir ilişki elde etmek için birçok farklı polimerden gelen verileri birleştiriyoruz.”
Gomez’in çalışması, Ulusal Bilim Vakfı tarafından organik bileşiklere dayalı esnek elektroniklerin geliştirilmesini hızlandırmak için teori, simülasyonlar ve deneylerin entegrasyonunu araştırmak için 2019 yılında verilen dört yıllık 1.75 milyon dolarlık hibe ile finanse edildi. Gomez, bu araştırmanın bir sonraki adımlarının daha kapsamlı testler ve pratik uygulamaların araştırılması olduğunu söyledi.
Gomez, “Şimdi, modelimizi ultra esnek ve gerilebilir elektronikler yapmak için iletken polimerler tasarlamak için kullanmak istiyoruz.” Dedi. “Ayrıca sınırları bulmak ve modelin nerede yıkıldığını görmek için modelimizi zorlamak istiyoruz.”
Kaynakça: phys.org
