Um aditivo plástico comum torna os ecrãs OLED elásticos mais brilhantes e mais elásticos
Estudo revela que um plastificante comum pode aumentar a eficiência e a elasticidade das películas de polímeros emissores de luz
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A mesma classe de aditivo químico que torna o filme plástico flexível e o pavimento de vinil macio poderá ser a chave para o desenvolvimento da próxima geração de ecrãs vestíveis. Investigadores da Escola Pritzker de Engenharia Molecular da Universidade de Chicago (UChicago PME) descobriram que a incorporação de um amaciador de plástico comum em películas de polímero emissoras de luz torna essas películas mais brilhantes e mais elásticas.
O trabalho, liderado por um estudante de licenciatura da UChicago PME da turma de 2025, oferece uma solução surpreendentemente simples para um dos principais desafios da tecnologia OLED elástica: tornar os materiais emissores de luz flexíveis sem reduzir a eficiência com que emitem luz.
«No passado, tentávamos criar todo o tipo de estruturas químicas novas e complicadas para emissores elásticos», afirmou Sihong Wang, professor associado de engenharia molecular na UChicago PME e autor sénior do novo estudo publicado na revista *Nature Communications*. «Mas este método é realmente simples; basta misturar duas coisas, sendo que uma delas é um aditivo disponível no mercado que as pessoas utilizam há décadas para amolecer os plásticos de uso quotidiano.»
Separar as cadeias de polímeros
Os engenheiros há muito que tentam criar díodos orgânicos emissores de luz (OLEDs) elásticos — especialmente úteis em dispositivos eletrónicos vestíveis, robôs humanóides e ecrãs 3D em geral. Para Wang, os OLEDs elásticos são uma parte de uma visão mais ampla: um conjunto de dispositivos eletrónicos compatíveis com o corpo, capazes de detetar, processar e comunicar diretamente sobre ou no interior do corpo. O seu laboratório desenvolveu adesivos computacionais elásticos e biossensores com esse objetivo em mente, sendo que os ecrãs elásticos, brilhantes e eficientes constituem um componente essencial. No entanto, tem sido um desafio equilibrar o brilho e a suavidade semelhante à da pele nestes materiais.
O laboratório de Wang já tinha trabalhado anteriormente no desenvolvimento de polímeros TADF (fluorescência retardada ativada termicamente) elásticos, que são muito mais eficientes do que os emissores convencionais. No entanto, quando estes polímeros estão muito próximos uns dos outros numa película, as unidades vizinhas podem interferir entre si. As suas energias anulam-se antes de qualquer luz ser emitida, um fenómeno conhecido como extinção por concentração.
Wang e os seus colegas suspeitaram que a introdução de pequenos espaços físicos entre os polímeros poderia resolver este problema de extinção. Ao mesmo tempo, esse espaço físico criado entre as cadeias de polímeros emissores de luz poderia facilitar o deslizamento mútuo sob alongamento mecânico — tal como os plastificantes tornam os polímeros comuns mais macios.
Para testar esta ideia, o estudante universitário Glingna Wang recorreu ao ftalato de dioctil (DOP), um plastificante já amplamente utilizado em plásticos de uso quotidiano, como o vinil.
«Outros grupos já tinham demonstrado que os plastificantes podem conferir alguma elasticidade, mas ninguém tinha testado a utilização de plastificantes em polímeros emissores de luz antes», afirmou Glingna Wang.
Uma solução simples com efeitos extraordinários
Os resultados surpreenderam a equipa de investigação. O DOP não só tornou as películas de TADF mais elásticas, como também aumentou a sua eficiência na emissão de fluorescência. A eficiência subiu de 60% — no caso do filme não tratado — para quase 100%, aproximando-se do máximo teórico. Ao mesmo tempo, a elasticidade do filme melhorou drasticamente, passando de uma deformação inicial de fissuração de apenas 5% para mais de 110%.
Fundamentalmente, o efeito não se limitou a um único polímero. Quando a equipa adicionou DOP a outros quatro polímeros TADF com estruturas químicas diferentes, todos apresentaram ganhos substanciais tanto em eficiência como em elasticidade. Essa ampla aplicabilidade é o que distingue esta abordagem das estratégias convencionais, que normalmente requerem uma síntese química personalizada para cada novo material.
«Descobrimos um método físico potencialmente aplicável de forma generalizada que poderá funcionar em diferentes tipos de emissores à base de polímeros», afirmou Sihong Wang.
Em dispositivos OLED funcionais, as películas plastificadas conduziram a uma melhoria de 35% na eficiência em relação aos dispositivos fabricados sem DOP.
Liderada por uma estudante de licenciatura
Glingna Wang, que está agora a iniciar um doutoramento na Universidade Northwestern, afirmou que, quando se juntou ao laboratório de Wang, não esperava tornar-se a primeira autora de um artigo.
«Não esperava, enquanto estudante de licenciatura, liderar um projeto independente», afirmou Glingna Wang. «Mas, graças à grande confiança e orientação do Prof. Wang, bem como ao ambiente de apoio no grupo de Wang, fui gradualmente aprendendo e tornando-me capaz de resolver problemas e enfrentar questões de investigação reais por conta própria.»
Acrescentou ainda que a experiência a preparou bem para o mestrado, onde tenciona continuar a estudar as aplicações biomédicas da eletrónica.
No PME da UChicago, Sihong Wang e os seus colegas continuam a incorporar os novos emissores em matrizes de ecrãs e a explorar a sua utilização em terapias óticas e dispositivos biomédicos baseados na luz.
Observação: Este artigo foi traduzido usando um sistema de computador sem intervenção humana. A LUMITOS oferece essas traduções automáticas para apresentar uma gama mais ampla de notícias atuais. Como este artigo foi traduzido com tradução automática, é possível que contenha erros de vocabulário, sintaxe ou gramática. O artigo original em Inglês pode ser encontrado aqui.
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