اقترح فريق بحث بقيادة الباحث لي رونوي من معهد نينغبو لتكنولوجيا وهندسة المواد التابع للأكاديمية الصينية للعلوم، طريقة "ارتباط متقاطع بسيط" يمكن أن تمنح المواد الكهروضوئية القدرة على التعافي بشكل مرن. يُطلق على هذا الاختراق اسم "الكهرباء الحديدية المرنة" ومن المتوقع أن يعزز تطوير الأجهزة الإلكترونية القابلة للارتداء والرعاية الطبية الذكية. وقد نشر البحث مؤخرا في مجلة العلوم.
تعتبر المواد الكهروضوئية مفيدة في تطبيقات مثل تخزين البيانات ومعالجتها والاستشعار وتحويل الطاقة والإلكترونيات الضوئية، مما يجعلها شائعة جدًا في الهواتف المحمولة والأجهزة اللوحية وغيرها من الأجهزة الإلكترونية المستخدمة يوميًا. ومع ذلك، فإن المواد الكهروضوئية التقليدية تتمتع باستعادة مرنة ضعيفة بعد تحرير الإجهاد، وعادة ما تكون أقل من 2٪، وبالتالي تميل إلى أن تصبح هشة (السيراميك الكهروضوئي) أو تصبح بلاستيكية (البوليمرات الكهروضوئية).
ترجع الخصائص الكهروضوئية لهذه المواد في المقام الأول إلى مناطقها البلورية، التي تفتقر إلى المرونة الجوهرية.
لحل المشكلة الصعبة المتمثلة في الاستجابة الكهروضوئية والانتعاش المرن، طور الباحثون طريقة دقيقة "للربط المتقاطع للضوء". استخدم الباحثون فلوريد بولي فينيلدين - ثلاثي فلورو إيثيلين كمادة مصفوفة وثنائي أمين أكسيد البولي إيثيلين طويل السلسلة الناعمة كعامل ربط متقاطع لإنشاء هيكل شبكة في البوليمر الكهروضوئي الخطي. من خلال التحكم الدقيق في كثافة الارتباط المتقاطع بنسبة 1-2%، يُظهر الفيلم الكهروضوئي المتقاطع بشكل أساسي بنية بلورية ذات طور بيتا ويتم توزيعه بالتساوي في شبكة البوليمر المتقاطع.
تحت تأثير الضغط، يمكن توزيع بنية الشبكة بالتساوي وتحمل القوى الخارجية، وبالتالي تخفيف الضرر الذي يلحق بالمنطقة المتبلورة. لذلك، تجمع هذه المواد الكهروضوئية المطورة حديثًا بين المرونة والبلورة العالية نسبيًا. تظهر النتائج التجريبية أيضًا أن الفيلم المترابط يمكنه الحفاظ على استجابة متعلق بالعازل الكهربائي الشفاف مستقرة واستعادة مرنة حتى في ظل ضغوط تصل إلى 70٪.
"بناءً على أبحاثهم، أنشأ جاو تشي تشيانغ وآخرون اتجاهًا بحثيًا جديدًا - الكهرباء الحديدية المرنة." قال البروفيسور شيونغ رينجن، الخبير المشهور عالميًا في المواد الكهروضوئية.
تتمتع المواد الكهروضوئية المرنة بمقاومة ممتازة للتعب الميكانيكي والتعب الكهروضوئي، ولها آفاق تطبيق واسعة في مجالات الأجهزة الإلكترونية القابلة للارتداء والرعاية الطبية الذكية.