Dagli origami giapponesi l'elettronica del futuro

Pieghe e tagli strategici usati per creare conduttori flessibili e super resistenti: per creare tablet e smartphone di domani si guarda al passato.

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Uno dei modelli di carta che ha ispirato la ricerca. | University of Michigan

L'antica arte giapponese del kirigami, una tecnica di intaglio e piegatura della carta che permette di ottenere oggetti tridimensionali e particolarmente "elastici", sta servendo da ispirazione a chi lavora per creare i dispositivi elettronici di domani.

 

Flessibili ma fragili. Tablet, smartphone e orologi di oggi hanno forme squadrate e convenzionali, dovute alla rigidità conduttori situati al loro interno (quei materiali, cioè, che trasmettono dati ed elettricità tra i vari componenti).

 

Dispositivi elettronici indossabili e flessibili esistono già, ma le loro performance, sottotono rispetto a quelle dei dispositivi tradizionali, sono destinate a declinare nel tempo, per la facilità di rottura dei materiali conduttori che contengono.

 

Prevenire gli strappi. Come creare conduttori flessibili e pieghevoli, che possano cambiare continuamente forma senza rovinarsi? I ricercatori dell'Università del Michigan hanno sfruttato il principio base del kirigami: realizzando piccoli tagli ad hoc nei punti meno strategici dei fogli conduttori, hanno ottenuto materiali che si allungano come elastici e si piegano, stropicciano e arrotolano senza rischiare di strapparsi all'improvviso nei punti più critici.

 

Un prototipo di carta della rete di microtagli da realizzare sui materiali conduttori. | Joseph Xu/ Michigan Engineering Communications

Strato su strato. Il risultato è una nanorete deformabile in grado di sopportare sollecitazioni fino a 370 volte maggiori del normale, piena di piccoli "difetti" di conduttività che possono facilmente essere compensati dalla sovrapposizione di più "fogli" conduttori, fino a creare una maglia fitta e il più compatta possibile.

 

Quali materiali? Il primo prototipo di conduttore kirigami è stato creato con una carta da lucido ricoperta di nanotubi di carbonio, che è riuscita a trasformare in plasma il gas argon presente in una ampolla di vetro. Studi successivi hanno individuato in strati di ossido di grafite (un composto di ossigeno e carbonio) spessi appena un atomo il supporto ideale per microtagli che non determinassero una grossa dispersione di conduttività.

 

Un conduttore estensibile realizzato in nanotubi di carbonio. | Joseph Xu, Michigan Engineering Communications and Marketing

Pacemaker e batterie. In futuro, materiali superflessibili ottenuti con questa tecnica potrebbero essere sfruttati in campo medico per dispositivi elettronici indossabili e durevoli; ma anche per confezionare batterie ultraresistenti formate da più strati sovrapposti piegati l'uno sopra l'altro, come bamboline di carta.

 

Su questo fronte sta lavorando, per esempio, l'Arizona State University, che studia batterie al litio che non siano limitate dal volume del dispositivo che devono alimentare (qui sotto, un video che illustra questa seconda ricerca).

 

29 giugno 2015 | Elisabetta Intini