A descoberta pode ajudar a prolongar a vida útil dos dispositivos eletrônicos: a pesquisa pode levar a que os eletrônicos sejam projetados com melhor resistência

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Imagens de microscopia eletrônica mostram a degradação em ação. CRÉDITO Universidade de Sydney

Abstrato:
Materiais ferroelétricos são usados em muitos dispositivos, incluindo memórias, capacitores, atuadores e sensores. Esses dispositivos são comumente usados em instrumentos de consumo e industriais, como computadores, equipamentos médicos de ultrassom e sonares subaquáticos.

A descoberta pode ajudar a prolongar a vida útil dos dispositivos eletrônicos: a pesquisa pode fazer com que os eletrônicos sejam projetados com maior durabilidade

Sydney, Austrália | Postado em 9 de abril de 2021

Com o tempo, os materiais ferroelétricos são submetidos a repetidas cargas mecânicas e elétricas, levando a uma diminuição progressiva da sua funcionalidade, resultando em falha. Este processo é conhecido como 'fadiga ferroelétrica'.

É uma das principais causas da falha de uma série de dispositivos eletrónicos, sendo os eletrónicos descartados um dos principais contribuintes para o lixo eletrónico. Globalmente, dezenas de milhões de toneladas de dispositivos eletrónicos avariados vão para aterros todos os anos.

Usando microscopia eletrônica in-situ avançada, os pesquisadores da Escola de Engenharia Aeroespacial, Mecânica e Mecatrônica foram capazes de observar a fadiga ferroelétrica à medida que ela ocorria. Esta técnica utiliza um microscópio avançado para “ver”, em tempo real, até aos níveis atómico e nanoescala.

Os investigadores esperam que esta nova observação, descrita num artigo publicado na Nature Communications, ajude a informar melhor o design futuro de nanodispositivos ferroelétricos.

“Nossa descoberta é um avanço científico significativo, pois mostra uma imagem clara de como o processo de degradação ferroelétrica está presente em nanoescala”, disse o coautor Professor Xiaozhou Liao, também do Nano Institute da Universidade de Sydney.

Dr. Qianwei Huang, pesquisador principal do estudo, disse: “Embora se saiba há muito tempo que a fadiga ferroelétrica pode encurtar a vida útil dos dispositivos eletrônicos, como isso ocorre não foi bem compreendido anteriormente, devido à falta de tecnologia adequada para observá-la. ”

O coautor, Dr. Zibin Chen, disse: “Com isso, esperamos informar melhor a engenharia de dispositivos com vida útil mais longa”.

Descobertas observacionais geram novo debate

O ganhador do Nobel Herbert Kroemer afirmou certa vez que “A interface é o dispositivo”. As observações dos investigadores de Sydney poderão, portanto, desencadear um novo debate sobre se as interfaces – que são fronteiras físicas que separam diferentes regiões nos materiais – são uma solução viável para a falta de fiabilidade dos dispositivos da próxima geração.

“Nossa descoberta indicou que as interfaces poderiam realmente acelerar a degradação ferroelétrica. Portanto, é necessária uma melhor compreensão desses processos para alcançar o melhor desempenho dos dispositivos”, disse o Dr. Chen.

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DIVULGAÇÃO:

A pesquisa foi apoiada pelo Conselho Australiano de Pesquisa para o projeto Desvendando a origem estrutural da fadiga cíclica em materiais ferroelétricos. Foi facilitado pelo Centro Australiano de Microscopia e Microanálise da Universidade de Sydney.

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