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Pedro Reis, un istruttore del Dipartimento di Matematica del MIT, non ha dovuto andare lontano per trovare un argomento per il suo ultimo studio. Passeggiando davanti all'Edgerton Center nell'Edificio 4, Reis ha notato che si formavano minuscole vesciche in un logo del MIT realizzato con nastro adesivo mentre si staccava lentamente da una porta di vetro.

Un segno ispiratore Questo logo del nastro adesivo sulla porta di un laboratorio del MIT ha spinto il ricercatore Pedro Reis a studiare la fisica dietro la delaminazione.

È qualcosa che ti circonda sempre, ma se lo guardi in un modo diverso puoi vedere qualcosa di nuovo, dice.

Questa storia faceva parte del nostro numero di settembre 2009

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Reis e colleghi del Centro nazionale francese per la ricerca scientifica sapevano che i diversi tassi di espansione indotta dal calore tra una pellicola sottile e la superficie a cui è attaccata possono farli separare, un processo noto come delaminazione. Ad esempio, la luce del sole può produrre vesciche negli adesivi attaccati alle finestre. E sapevano che la delaminazione può verificarsi anche quando una superficie viene compressa; il film si piega con la superficie fino a quando le forze di compressione diventano troppo grandi, facendolo uscire dalla superficie per formare bolle.

Per saperne di più sulla meccanica della delaminazione causata dalla compressione superficiale, i ricercatori hanno compresso e allungato le superfici con film sottili attaccati e hanno misurato le dimensioni delle bolle risultanti. La loro analisi ha rivelato che la formazione, le dimensioni e l'evoluzione dei blister dipendono da diversi fattori: l'elasticità dell'adesivo, l'elasticità della superficie su cui è incollato e la forza di adesione tra di loro.

Sebbene la delaminazione sia di solito qualcosa da evitare, i ricercatori si sono resi conto che potevano usare le loro scoperte per migliorare l'elettronica estensibile utilizzata nella carta elettronica e nei display flessibili. Questi dispositivi flessibili si sono rivelati difficili da progettare, perché la torsione tende a danneggiare il cablaggio elettrico. Separando parzialmente i fili dal materiale attraverso un processo di delaminazione attentamente controllato, gli ingegneri potrebbero realizzare componenti elettronici estensibili che non si rompono quando il substrato viene allungato e attorcigliato.

Altri hanno provato a realizzare componenti elettronici estensibili utilizzando complesse tecniche di microfabbricazione per creare bolle tra i fili e i materiali di superficie. Ma questo approccio a volte può costringere le bolle a diventare troppo grandi, portando a difetti strutturali. Il modello sviluppato da Reis e dai suoi colleghi è in grado di prevedere la corretta dimensione del blister per materiali con caratteristiche diverse, rendendo possibile la costruzione di materiali flessibili più robusti.

Con il nuovo modello, descritto dai ricercatori negli Atti della National Academy of Sciences, gli ingegneri possono variare la forza adesiva e le proprietà elastiche di superfici e fili in modo controllato, rendendo più semplice la progettazione di telefoni cellulari pieghevoli, ad esempio, o abbigliamento che incorpora sensori elettronici.

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