Investigadores de la Universidad Case Western Reserve han desarrollado un tipo de plástico más seguro para el medio ambiente que puede utilizarse en dispositivos electrónicos portátiles, sensores y otras aplicaciones eléctricas. El material, un polímero ferroeléctrico, se fabrica sin flúor, considerado una sustancia química "eterna" que daña el medio ambiente porque sus compuestos no se descomponen rápidamente o directamente.

Aunque los investigadores todavía están trabajando para mejorar las propiedades eléctricas y elásticas del material , el potencial es enorme por su flexibilidad de usos electrónicos y su estructura ecológica.

"La forma en que este material genera sus propiedades eléctricas también es fundamentalmente nueva", afirmó el investigador principal, Lei Zhu, profesor de ciencias macromoleculares e ingeniería en la Escuela Case de Ingeniería. "A diferencia de los materiales ferroeléctricos actuales , no necesita cristalizar para fijar la polaridad que le confiere sus propiedades eléctricas ".

Los polímeros son moléculas grandes compuestas por largas cadenas de unidades moleculares más pequeñas que pueden ser artificiales (como los plásticos) o naturales (como el cabello humano o el ADN). Al modificar la estructura molecular y la longitud de un polímero, se pueden modificar su resistencia, flexibilidad, resistencia al calor y capacidad de reciclaje.

La ferroelectricidad se refiere a ciertos materiales con lo que se conoce como "polarización espontánea", que puede revertirse mediante la aplicación de un campo eléctrico, como un interruptor de encendido y apagado. Los materiales ferroeléctricos permiten el desarrollo de dispositivos electrónicos más pequeños y eficientes, reduciendo nuestra dependencia de las fuentes de energía tradicionales.

El nuevo material que Zhu y su equipo de investigación han creado es flexible y tiene lo que se conoce como propiedades electrónicas ajustables, lo que significa que se pueden activar y desactivar.

Tienen amplias aplicaciones en detectores y sensores infrarrojos de electrónica portátil, cuyos materiales deben ser suaves, flexibles y elásticos para ser compatibles con el cuerpo humano. Los materiales ferroeléctricos cerámicos convencionales son rígidos y frágiles.

Los polímeros tienen la ventaja de ser flexibles y ligeros, pero el polímero ferroeléctrico predominante, el poli(fluoruro de vinilideno) o PVDF, no se degrada de forma natural en el medio ambiente, lo que lo convierte en una sustancia química permanente. El nuevo material se fabrica sin flúor.

Los polímeros ferroeléctricos también tienen aplicaciones en sensores para herramientas de diagnóstico por ultrasonido, ya que son acústicamente compatibles con los tejidos biológicos. También son potencialmente útiles en gafas de realidad aumentada y virtual (RA y RV).

"Aún estamos en la fase de desarrollo, sintetizando pequeñas cantidades e investigando sus propiedades", afirmó Zhu. "Pero nos entusiasma la posibilidad de reemplazar plásticos perjudiciales para el medio ambiente en sensores y detectores".