Från iPhones på jorden till rovers på Mars, mest elektronik fungerar bara inom ett visst temperaturintervall. Genom att blanda två organiska material tillsammans, forskare vid Purdue University skulle kunna skapa elektronik som tål extrem värme.

Detta nya plastmaterial kan på ett tillförlitligt sätt leda elektricitet i upp till 220 grader Celsius (428 F), enligt ett papper publicerat torsdag i tidningen Vetenskap .

"Kommersiell elektronik fungerar mellan minus 40 och 85 grader Celsius. Utöver detta område, de kommer att fungera fel, " sa Jianguo Mei, professor i organisk kemi vid Purdue University. "Vi skapade ett material som kan arbeta vid höga temperaturer genom att blanda två polymerer tillsammans."

En av dessa är en halvledare, som kan leda elektricitet, och den andra är en konventionell isolerande polymer, vilket är vad du kan föreställa dig när du tänker på vanlig plast. För att få denna teknik att fungera för elektronik, forskarna kunde inte bara smälta ihop de två - de var tvungna att pyssla med förhållanden.

"En av plasterna transporterar laddningen, och den andra tål höga temperaturer, sade Aristide Gumyusenge, huvudförfattare till artikeln och forskare vid Purdue. "När du blandar dem tillsammans, du måste hitta rätt förhållande så att de smälter samman och det ena inte dominerar det andra."

Forskarna upptäckte några egenskaper som är viktiga för att få detta att fungera. De två materialen måste vara kompatibla att blanda och var och en bör finnas i ungefär samma förhållande. Detta resulterar i en organiserad, genomträngande nätverk som gör att den elektriska laddningen kan flöda jämnt genomgående samtidigt som den behåller sin form i extrema temperaturer.

Det mest imponerande med detta nya material är inte dess förmåga att leda elektricitet i extrema temperaturer, men att dess prestanda inte verkar förändras. Vanligtvis, elektronikens prestanda beror på temperaturen – tänk på hur snabbt din bärbara dator skulle fungera på ditt klimatkontrollerade kontor jämfört med Arizonas öken. Prestandan hos dessa nya polymerblandningar förblir stabila över ett brett temperaturintervall.

Extremtemperaturelektronik kan vara användbar för forskare i Antarktis eller resenärer som vandrar i Sahara, men de är också avgörande för att bilar och flygplan ska fungera överallt. I ett fordon i rörelse, avgaserna är så heta att sensorer inte kan vara för nära och bränsleförbrukningen måste övervakas på distans. Om sensorer kunde anslutas direkt till avgaserna, operatörer skulle få en mer exakt avläsning. Detta är särskilt viktigt för flygplan, som har hundratusentals sensorer.

"Många tillämpningar begränsas av det faktum att dessa plaster bryts ner vid höga temperaturer, och det här kan vara ett sätt att ändra på det, " sa Brett Savoie, en professor i kemiteknik vid Purdue. "Solceller, transistorer och sensorer måste alla tåla stora temperaturförändringar i många applikationer, så att hantera stabilitetsproblem vid höga temperaturer är verkligen avgörande för polymerbaserad elektronik."

Forskarna kommer att genomföra ytterligare experiment för att ta reda på vad de verkliga temperaturgränserna är (höga och låga) för deras nya material. Att få organisk elektronik att fungera i iskalla är ännu svårare än att få dem att fungera i extrem värme, sa Mei.