Nanofios de prata podem ser uma solução para os OLEDs e Células Solares flexíveis

Desenvolver um material transparente, condutor e flexível, tem sido um desafio para indústria de OLEDs e Células Solares. Empresas nacionais e estrangeiras têm demonstrado preocupação com relação a vida útil de dispositivos que necessitam aliar flexibilidade mecânica, condutividade e transparência. Este fato tem motivado pesquisadores do grupo de Nanomateriais Aplicados do Campus Londrina a buscar soluções para este problema.

Desde 2017, a aluna de mestrado Programa em Ciência e Engenharia de Materiais (PPGCEM) dos campi Londrina e Apucarana, Érika Yamamoto, realiza estudos relativos a síntese e aplicação de nanofios de prata. O uso desta aplicação teve início em 2014, durante o trabalho de mestrado do Aluno Felipe Barbosa Soares, que explorou aspectos gerais da síntese e aplicações destes nanofios de prata para produção de eletrodos transparentes.

As pesquisas são orientadas pelo professor Carlos Eduardo Cava que explica que o objetivo do projeto é desenvolver uma solução que alie condutividade, transparência e flexibilidade para eletrodos aplicados a dispositivos flexíveis.

“A análise das produções cientificas e patentes mais recentes demostram que a solução seria a utilização de nanomateriais com uma elevada razão de aspecto (comprimento/diâmetro). Dentre estes materiais se destacam os nanotubos de carbono e os nanofios de prata. Ambos apresentam propriedades condutoras e excelentes propriedades mecânicas. Ou seja, buscamos o desenvolvimento de uma solução que alie condutividade, transparência e flexibilidade para eletrodos aplicados a dispositivos flexíveis”, explica o professor.

Em um artigo internacional publicado recentemente, Erika Yamamoto, Carlos Eduardo Cava, juntamente com os pesquisadores Marina Proença Dantas (UTFPR), Gustavo Yamanishi (UEL), Felipe Barbosa Soares (UEL), Alexandre Urbano (UEL) e Sidney Alves Lourenço (UTFPR), detalharam os estudos e testes sobre o impacto da adição e modificação de sais na síntese de nanofios de prata pelo método polyol.

O trabalho alcançou uma média de diâmetro de 40 nm e comprimento de 12 micrometros para estes nanofios de prata. Esta razão entre diâmetro e comprimento é fundamental para recobrir uma área maior, manter a condutividade do filme e aumentar sua transparência a luz visível. Após a produção destes nanofios, uma avaliação demonstrou que os resultados estão acima dos obtidos pelos materiais comerciais disponíveis.

Para tratamentos realizados no filme, após a sua produção, a exposição ao vapor ácido foi o único tratamento eficaz que melhorou a condutividade elétrica em 20%, atingindo valores de 4,5 Ohm/sq e mantendo a mesma transparência.

O artigo Silver nanowire synthesis analyzing NaCl, CuCl2, and NaBr as halide salt with additional thermal, acid, and solvent post-treatments for transparent and flexible electrode applications foi publicado no periódico Applied Nanoscience (Springer).

OLED

O OLED é um diodo orgânico emissor de luz, ou seja, um LED feito de material orgânico. Ele tem iluminação própria e dispensa o uso de luzes traseiras, facilitando a criação de um produto mais fino para os eletroportáteis e vestuários.  Os OLEDs também têm um consumo de energia baixo para produzir luz, o que, além de ser ecologicamente vantajoso, faz com que haja redução da necessidade de carregar os aparelhos, por exemplo.

Células Solares

Células Solares são dispositivos capazes de converter a luz do sol em energia elétrica. Comumente baseada em materiais semicondutores rígidos tradicionais (silício) uma nova geração de Células Solares tem o seu funcionamento baseado em materiais flexíveis, como por exemplo, os polímeros semicondutores. Estes dispositivos podem agregar a captação de energia em grandes áreas a baixo custo com a redução de peso e maleabilidade dos dispositivos flexíveis.