Bayangkan sebuah perangkat elektronik fleksibel yang dapat ditekuk, diregangkan, dan bahkan memperbaiki dirinya sendiri ketika rusak. Para ilmuwan di Jepang kini telah membuat langkah besar menuju visi tersebut.

Sebuah tim dari RIKEN Center for Sustainable Resource Science telah mengembangkan polimer baru yang dapat memperbaiki diri sendiri yang dapat bertindak sebagai konduktor listrik fleksibel—ideal untuk perangkat elektronik yang dapat dikenakan dan robot lunak.

Terobosan ini, yang dipublikasikan dalam Jurnal American Chemical Society, dapat menghasilkan teknologi yang lebih tahan lama dan berkelanjutan untuk bidang elektronik fleksibel yang berkembang pesat.

Konduktor tradisional —seperti yang terbuat dari logam atau plastik kaku— cenderung rapuh.

Konduktor ini mudah retak atau patah ketika ditekuk atau dipelintir, sehingga tidak cocok untuk perangkat yang harus bergerak atau melentur berulang kali.

Keterbatasan ini telah memperlambat kemajuan dalam menciptakan gawai fleksibel seperti kulit elektronik, sensor yang dapat dilipat, atau monitor kesehatan yang dapat dikenakan.

“Dalam aplikasi di dunia nyata, konduktor fleksibel menghadapi tekanan dan regangan konstan yang dapat menyebabkan kerusakan mekanis,” jelas Dr. Zhaomin Hou, pemimpin proyek di RIKEN.

“Jika kita dapat merancang material yang dapat memperbaiki diri sendiri setelah rusak, kita dapat membuat perangkat yang lebih awet dan berkinerja lebih andal.”

Tim Hou mengatasi tantangan ini dengan memulai dengan salah satu plastik paling umum di dunia—poliolefin.

Ditemukan dalam barang-barang sehari-hari seperti kemasan, botol, dan wadah, poliolefin dikenal karena kekuatannya, biaya rendah, dan ketahanannya terhadap bahan kimia.

Namun, poliolefin kurang fleksibel dan kurang mampu memperbaiki diri sendiri setelah rusak.

Para peneliti menemukan bahwa dengan menambahkan gugus kimia yang mengandung sulfur yang disebut tioeter ke dalam struktur poliolefin, mereka dapat memberikan sifat-sifat baru pada material tersebut.

Tioeter memungkinkan rantai polimer untuk terhubung kembali setelah putus, pada dasarnya "memperbaiki" material tanpa perlu panas atau perekat.

Hasilnya adalah plastik yang kuat namun fleksibel yang dapat pulih dari luka atau sobekan.

Yang membuat penemuan ini sangat luar biasa adalah seberapa baik polimer tersebut bekerja dengan emas—material kunci yang digunakan untuk menghantarkan listrik.

Sulfur dan emas secara alami membentuk ikatan yang kuat, sehingga ketika para ilmuwan melapisi polimer baru tersebut dengan lapisan tipis nanopartikel emas, lapisan tersebut melekat erat dan tetap utuh bahkan di bawah tekanan.

“Daya tahan lapisan emas pada material ini jauh melampaui ekspektasi kami,” kata Hou.

“Lapisan emas ini tetap utuh setelah lebih dari 50 siklus uji pengelupasan pita, yang luar biasa untuk permukaan yang begitu fleksibel.”

Para peneliti mencapai hal ini dengan menggunakan jenis katalis baru yang secara tepat mengontrol bagaimana berbagai unit kimia bergabung selama pembentukan polimer.

Metode ini memungkinkan mereka untuk menyempurnakan sifat-sifat material, menciptakan polimer yang tidak hanya dapat memperbaiki diri sendiri tetapi juga sangat mudah beradaptasi untuk berbagai penggunaan.

Hou yakin ini baru permulaan. “Dengan mengubah blok penyusun poliolefin, kami berharap dapat menciptakan keluarga baru material yang dapat memperbaiki diri sendiri untuk konduktor fleksibel dan teknologi canggih lainnya,” ujarnya.

Jika berhasil, inovasi ini dapat membuka jalan bagi perangkat elektronik yang dapat dikenakan dan sistem robotik yang lebih ringan, lebih tahan lama, dan mampu memperbaiki dirinya sendiri—membawa kita lebih dekat ke masa depan teknologi yang benar-benar tangguh.