Visualización de patrones numéricos encriptados habilitados por distribución de tensión uniforme y filtrado de polarización. Crédito: Postech
Un equipo de investigación de Postech (Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang) ha desarrollado con éxito la primera tecnología del mundo que permite uniforme e incluso estirarse en múltiples píxeles en una pantalla estirable. Este avance supera un desafío crítico en el campo y ha sido seleccionado como un artículo de portada en la revista Materiales funcionales avanzados. El equipo fue dirigido por el profesor Su Seok Choi del Departamento de Ingeniería Eléctrica y Ph.D. Candidato Jun Hyuk Shin.
La tecnología de exhibición está actualmente experimentando una transformación global, con una intensa competencia que rodea dispositivos de forma de forma. Las innovaciones como las pantallas plegables, flexibles y deslizables ya han surgido, y ahora la atención está cambiando rápidamente, especialmente en Corea del Sur, pantallas estirables, que van más allá de la curvatura simple y pueden expandirse físicamente.
Se espera que las pantallas estirables evolucionen en dispositivos de próxima generación que se integran con los sensores para formar sistemas electrónicos similares a la piel, capaces de imitar la flexibilidad y la suavidad de la piel humana. Para esta dirección, es muy deseada tecnología idealmente completa e intrínsecamente estirable con control uniforme.
Las limitaciones de las tecnologías de visualización estirable existentes
La mayoría de las tecnologías estirables existentes se basan en un enfoque extrínseco, utilizando componentes electrónicos rígidos conectados por interconexiones onduladas o serpentinas. Si bien esto permite cierto grado de deformación mecánica, viene con compensaciones significativas: rango de estiramiento limitado, densidad de píxeles reducida y degradación en la uniformidad de la pantalla y la calidad de la imagen bajo tensión.
Comparación de la distribución de cepas de 7 por 7 CLCE matriculados en el diseño de patrones de vírgenes y de corte y placas rígidas por FEM. Crédito: Materiales funcionales avanzados (2024). Doi: 10.1002/adfm.202422772
En contraste, el enfoque intrínseco, que utiliza materiales como silicona o caucho que son inherentemente estirables, se considera el camino ideal hacia adelante. Sin embargo, tales sistemas han luchado con la distribución de tensión no uniforme, particularmente en matrices de múltiples píxeles. Como cada píxel experimenta un grado diferente de deformación dependiendo de su ubicación, esto conduce a inconsistencias en color, brillo y transmisión de señal.
Este problema está fundamentalmente arraigado en la geometría y la física: cuando se extrae un material estirable, las áreas más lejos del punto de tensión reciben menos tensión, similar a cómo el centro de una banda de goma o el queso derretido se estira más que sus bordes. Hasta ahora, lograr un estiramiento uniforme en todos los píxeles en un sistema intrínsecamente estirable ha seguido siendo un problema crítico y sin resolver.
Para superar este desafío, el equipo de Postech se inspiró en Kirigami, el tradicional arte japonés del corte de papel. Al introducir incisiones finamente modeladas en la superficie del sustrato estirable, pudieron distribuir uniformemente el estrés mecánico durante el estiramiento.
Como resultado, lograron con éxito un uniforme que se extiende hasta 200% (el doble de longitud original) en todas las áreas de una matriz de 7 × 7 píxeles. Además, los investigadores implementaron un “tapón de tensión”, una estructura rígida integrada en áreas específicas del material, para suprimir la deformación no deseada en ciertas direcciones. Esto marca la primera demostración exitosa de estiramiento multidireccional completamente controlado, uniforme y multidireccional a través de un sistema de visualización estirable de múltiples píxeles.
El equipo integró aún más un elastómero de cristal líquido quiral (CLCE), un material intrínsecamente estirable y también mecanocrómico que cambia de color en respuesta al estrés mecánico. Al combinar CLCE con su plataforma estructurada con kirigami, desarrollaron una pantalla estirable capaz de revelar patrones ocultos solo cuando se estiran, una característica con un fuerte potencial en el cifrado y las aplicaciones anti-countersing.
Los CLCE también exhiben selectividad de polarización circular, lo que permite la seguridad óptica de alto nivel. Cuando se combina con un filtro de polarización, la pantalla muestra diferentes colores o patrones dependiendo del ángulo de visión, lo que permite una pantalla dinámica, dependiente del ángulo y la pantalla segura. Esta tecnología podría habilitar pantallas encriptadas que son invisibles a simple vista pero detectables utilizando equipos ópticos especiales.
Optimización del diseño de forma de CLCE de la unidad y sustrato inicial para un cambio óptimo de banda de color inducido por deformación. A) Efecto de cambio de color de la variación de forma de CLCE (ε = 3). Variación del color del efecto sobre la estructura de C) Longitud inicial del sustrato (ε = 0.5) y d) Ancho del sustrato inicial (ε = 1). Crédito: Materiales funcionales avanzados (2024). Doi: 10.1002/adfm.202422772
Hacia aplicaciones del mundo real
Esta investigación no solo resuelve un problema mecánico de larga data en pantallas estirables, sino que también abre puertas a nuevas aplicaciones en electrónica portátil, pantallas flexibles y seguridad de datos. Al demostrar un sistema de trabajo que combina un rendimiento mecánico uniforme y una funcionalidad óptica avanzada, el equipo proporciona una base para futuros dispositivos estirables comerciales.
El profesor Choi comentó: “Al abordar el desafío de la deformación no uniforme, este trabajo mejora en gran medida el potencial práctico de los materiales intrínsecamente estirables como la silicona, el caucho y la piel artificial. También contribuirá significativamente al desarrollo de componentes ópticos estirables y tecnologías de visualización seguras”.
Más información: Jun Hyuk Shin et al, control de deformación optimizado y uniforme en materiales mecanocrómicos estirables intrínsecos con cifrado que separa el color y la polarización utilizando cortes de kirigami y tensiones de tensión rígidas, materiales funcionales avanzados (2024). Doi: 10.1002/adfm.202422772
Proporcionado por la Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang
Cita: el diseño inspirado en Kirigami permite un uniforme 200% de estiramiento en matrices de visualización de múltiples píxeles (2025, 12 de junio) Recuperado el 12 de junio de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-06-kirigami-enables-uniform-multi-pixel.html
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