Разработанный специалистами Университета Кейс Вестерн Резерв материал представляет собой так называемый сегнетоэлектрический полимер, ключевое преимущество которого — полное отсутствие в его составе фтора. Именно фторсодержащие соединения считаются одними из самых устойчивых загрязнителей окружающей среды, поскольку практически не разлагаются в природе, за что получили неофициальное название «вечные химикаты».
Полимеры — это крупные молекулы, которые состоят из длинных цепочек повторяющихся звеньев, и могут быть как природного происхождения (например, полимеры, входящие в состав волос или ДНК), так и синтетическими — к ним относятся разнообразные пластики. Меняя молекулярную структуру полимера, можно контролировать его прочность, эластичность, тепловую устойчивость и возможность переработки. В случае с сегнетоэлектрическими полимерами особое значение приобретает их способность к спонтанной поляризации, которая может переключаться при помощи внешнего электрического поля. Это свойство лежит в основе работы множества современных датчиков, инфракрасных детекторов и элементов памяти.
У нового электронного материала принципиально новая конструкция, как с точки зрения химической структуры, так и с точки зрения физических свойств. В отличие от традиционных сегнетоэлектриков, которым необходима кристаллическая структура для фиксации полярности — источника электрических свойств, новый полимер может демонстрировать сегнетоэлектрическое поведение без необходимости в кристаллизации. Это полностью меняет подход к проектированию таких материалов и позволяет создавать миниатюрную и гибкую электронную аппаратуру.
По словам руководителя работы, профессора Лея Чжу, потенциал нового материала огромен. Традиционные керамические сегнетоэлектрики хрупкие и жесткие, а новые полимеры могут изгибаться, растягиваться и при этом сохранять работоспособность, что позволяет использовать их в мягкой, совместимой с телом человека электронике.
Важно не только удобство нового материала, но и его воздействие на окружающую среду. На сегодняшний день основным сегнетоэлектрическим полимером является PVDF (поливинилиденфторид), который содержит фтор и, соответственно, разлагается чрезвычайно медленно. Новый материал вообще не содержит фтора, что делает его потенциально более безопасным для экосистем при утилизации и снижает экологический след от производства электроники.
Ранее ученые разработали самовосстанавливающуюся электронную «кожу» из графена.
