Durante anos, cientistas têm tentado encontrar uma maneira de criar uma tela OLED que possa dobrar, torcer e esticar, mantendo um brilho intenso e estável. Essas telas poderiam potencialmente levar a uma nova classe de eletrônicos, como, por exemplo, serem integradas em tecidos de roupas para exibir informações sobre a velocidade ou a frequência cardíaca de um corredor.
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Até então, havia uma desvantagem: quanto mais o material era esticado, mais perceptível se tornava a queda de brilho da tela. Uma descoberta revolucionária foi feita por uma equipe de cientistas liderada por Yury Gogotsi, da Universidade Drexel (Pensilvânia, EUA) – eles desenvolveram uma classe especial de materiais MXene que permite que as telas OLED mantenham seu brilho mesmo quando significativamente esticadas, por exemplo, para o dobro do tamanho original. Esses materiais também convertem eletricidade em luz com uma eficiência quântica recorde de 17%. O cientista de materiais Tae-Woo Lee, da Universidade Nacional de Seul, trabalhou no projeto com o Professor Gogotsi.
Uma tela OLED normalmente consiste em várias camadas. Seu núcleo é o cátodo, que fornece elétrons para as camadas orgânicas, que atuam como condutoras de carga. À medida que os elétrons se movem através dessas camadas, eles encontram lacunas – quase-partículas de carga positiva provenientes da película de óxido de índio e estanho (ITO), que atua como ânodo. Quando essas cargas opostas se combinam, o material orgânico libera energia na forma de luz, formando pixels que compõem a imagem. Toda a estrutura é selada com vidro, ao qual o ânodo é fixado, e aí reside o problema: o vidro é frágil. Os alunos do professor Gogotsi desenvolveram um filme condutor transparente feito de MXene — um material ultrafino e flexível com condutividade semelhante à de um metal. Ele consiste em múltiplas camadas planas que podem se mover umas em relação às outras sem dobrar ou quebrar. O filme, com apenas 10 nm de espessura, provou ser um substituto ideal para o ITO.
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Durante experimentos, cientistas liderados por Gogotsi e Lee descobriram que uma mistura de MXene e nanofios de prata apresentava a maior elasticidade — até 200% sem perda de brilho do OLED. O filme de MXene não só se mostrou mais flexível que o ITO, como também contribuiu para aumentar o brilho em quase dez vezes, melhorando a eficiência energética do contato entre a camada orgânica emissora de luz superior e o próprio filme; esse aumento de 17% é um recorde para telas OLED esticáveis. Mas o trabalho não parou por aí. Uma equipe de cientistas coreanos desenvolveu duas camadas adicionais para a seção intermediária da tela OLED: uma direciona cargas positivas para a camada emissora de luz, garantindo um uso de energia mais eficiente, enquanto a segunda ajuda a reciclar a energia perdida que normalmente seria dissipada, aumentando assim o brilho geral da tela mesmo quando esticada. A elasticidade da estrutura chega a 200%.
Telas flexíveis capazes de manter o brilho podem ser usadas em diversas áreas: indústria e robótica, componentes eletrônicos para roupas, gadgets e equipamentos de comunicação. No entanto, os cientistas acreditam que a área mais promissora é o monitoramento da saúde — esses displays poderiam ser usados para criar dispositivos mais funcionais do que os smartwatches atuais. Contudo, antes de levar esses displays ao mercado, os pesquisadores terão que resolver outro problema comum a todos os displays OLED flexíveis: os materiais existentes não conseguem manter a emissão de luz por tempo suficiente para atender às necessidades do consumidor.Também é necessário encontrar um material de vedação flexível que proteja os componentes do visor sem permitir a entrada de oxigênio e umidade.