El 9 de septiembre de 2025, un equipo de investigadores de la Universidad de Brown reveló un estudio que aborda un desafío crucial en la electrónica flexible: la formación de grietas en los sustratos poliméricos. Este descubrimiento podría cambiar el rumbo de dispositivos como teléfonos plegables y paneles solares portátiles, que requieren flexibilidad y durabilidad para operar de manera eficiente.
El problema de las grietas en la electrónica flexible
La investigación, encabezada por Nitin Padture, profesor de ingeniería, muestra que pequeñas grietas en la capa de electrodos, generalmente compuesta de materiales cerámicos, pueden desencadenar grietas más profundas en el sustrato polimérico. Este hallazgo es preocupante, ya que se pensaba que los sustratos poliméricos, diseñados para ser flexibles y resistentes, podían soportar el desgaste asociado a la flexibilidad. Sin embargo, el estudio demuestra que estas capas pueden sufrir daños a causa de las grietas en la capa superior.
“El sustrato en los dispositivos electrónicos flexibles es como la base de una casa”, explicó Padture. “Si está agrietado, compromete la integridad mecánica de todo el dispositivo”. Estas palabras destacan la importancia de comprender cómo las grietas en la capa de electrodos afectan el rendimiento general de los dispositivos.
Metodología del estudio y descubrimientos clave
Para llevar a cabo su investigación, Anush Ranka, investigador postdoctoral, fabricó dispositivos experimentales con diversas combinaciones de electrodos cerámicos y sustratos poliméricos. Realizó pruebas de flexión y utilizó un microscopio electrónico para observar las grietas. Los resultados fueron sorprendentes: donde había grietas en la capa cerámica, también surgían grietas en el sustrato, lo que indica que este mecanismo de fallo es más común de lo que se pensaba.
Los investigadores encontraron que, una vez formadas las grietas en el sustrato, se convertían en defectos estructurales permanentes. Con el tiempo, estas grietas se amplían, se desalinean o se llenan de residuos, lo que dificulta que las superficies de las grietas cerámicas se reconecten. Esto, a su vez, incrementa la resistencia eléctrica y deteriora el rendimiento del dispositivo.
Soluciones potenciales y el futuro de la electrónica flexible
Para abordar este problema, el equipo de investigación analizó las propiedades elásticas de los materiales empleados. Descubrieron que la discrepancia en las propiedades elásticas entre las capas era la causa principal de las grietas en el sustrato. Con esta información, los investigadores han creado un mapa de diseño que identifica cientos de polímeros que, al ser utilizados como una tercera capa entre el sustrato y la cerámica, podrían mitigar este desajuste elástico y evitar grietas.
Padture concluyó que este enfoque tiene el potencial de mejorar considerablemente la vida cíclica de los dispositivos flexibles. “Estamos esencialmente resolviendo un problema que la gente no sabía que tenía”, afirmó. Este nuevo entendimiento sobre cómo las grietas afectan a los sustratos poliméricos podría representar un cambio radical en la durabilidad de los dispositivos electrónicos flexibles en el futuro.
