Pesquisadores do Instituto Federal Suíço de Ciência e Tecnologia de Materiais estão trabalhando para aprimorar materiais compósitos multicamadas para satélites e eletrônica flexível. Esses materiais geralmente consistem em múltiplos filmes de polímero revestidos com camadas de metal e são comumente usados ​​na indústria aeroespacial como camadas superisolantes para proteger equipamentos eletrônicos, bem como em aplicações como cobertores térmicos na Terra.

Barbara Putz, pesquisadora do Laboratório Empa de Mecânica de Materiais e Nanoestruturas, destaca: “Para satélites em órbita baixa da Terra, a diferença de temperatura entre os lados iluminado e sombreado é de cerca de 200 graus Celsius. Diferenças de temperatura semelhantes ocorrem quando o satélite entra ou sai da sombra da Terra e retorna ao lado iluminado — isso acontece cerca de 16 vezes por dia. No entanto, os equipamentos eletrônicos funcionam melhor em temperatura ambiente.” Como o material fica diretamente exposto ao espaço, ele precisa suportar ambientes extremos.

Pesquisadores do Instituto Federal Suíço de Ciência e Tecnologia de Materiais estão trabalhando para aprimorar materiais compósitos multicamadas para satélites e eletrônicos flexíveis. A equipe de pesquisa concentrou-se em explorar o papel da camada interfacial, com apenas alguns nanômetros de espessura, entre a camada metálica e o substrato de polímero. "Isso ocorre porque, durante o processo de revestimento, uma camada intermediária com apenas alguns nanômetros de espessura se forma na interface entre o polímero e o alumínio", explicou Putz. Para melhor compreender seu impacto, os pesquisadores construíram um sistema modelo composto por um filme de poliimida e um revestimento de alumínio, e fabricaram especificamente uma camada intermediária de alumina com 5 nanômetros de espessura.

As descobertas foram publicadas nos periódicos ACS Applied Materials & Interfaces e Advanced Functional Materials. A doutoranda Joanna Bilov afirmou: "Os materiais que usamos são a mesma combinação utilizada em aplicações espaciais, como a espaçonave BepiColombo ou o para-sol do Telescópio Espacial James Webb da NASA. A diferença é que, nessas aplicações, a fina camada intermediária se forma naturalmente, enquanto a nossa é fabricada especialmente, o que nos permite ajustar suas propriedades."

Os testes mostraram que a camada intermediária introduzida artificialmente melhorou a elasticidade, a resistência a fissuras e a resistência ao descascamento do material. A equipe de pesquisa planeja, em seguida, alterar a espessura da camada intermediária e estendê-la a outros substratos poliméricos. Putz afirmou: "Prevemos que essa camada intermediária artificial que desenvolvemos possibilitará a construção de sistemas multicamadas em outros polímeros, sistemas que antes eram impossíveis devido à baixa adesão do revestimento."

Além das aplicações em isolamento térmico de satélites, esta pesquisa também apresenta potencial para o campo da eletrônica flexível. Putz e Bilov destacaram que a otimização de camadas intermediárias tão finas pode facilitar o desenvolvimento de produtos como dispositivos dobráveis, têxteis inteligentes e sensores médicos flexíveis.