A fim de substituir recursos não renováveis e minimizar a poluição ambiental causada por materiais sintéticos, a busca por biopolímeros tipicamente degradáveis e utilizáveis em dispositivos eletrónicos está em alta [7-9]. Biopolímeros são biomoléculas poliméricas compostas por unidades monoméricas via ligações covalentes. O prefixo ‘bio’ significa que são materiais biodegradáveis produzidos por organismos vivos. O termo "biopolímero" pode ser usado para descrever uma variedade de materiais que são tipicamente derivados de fontes biológicas, como microrganismos, vegetais, açúcares, gorduras, proteínas, plantas, árvores e assim por diante.
Os biopolímeros oferecem novas oportunidades para eletrónica funcional devido à sua biocompatibilidade, biodegradabilidade, abundância natural, flexibilidade mecânica e leveza, proporcionando inspiração duradoura e componentes atraentes para o desenvolvimento de materiais eletrónicos flexíveis, usáveis, implantáveis ou / e ecológicos [10-14]. Em particular, uma grande variedade de estratégias de engenharia molecular foi já proposta para modificar biomoléculas ou para utilizar montagem molecular para produzir novas propriedades elétricas ou óticas, funções e aplicações via ligações não- / covalentes com os grupos funcionais, como hidroxilo, carboxílico, amino [15-16]. Além disso, os biopolímeros também possuem algumas propriedades elétricas exclusivas que os impelem como a escolha ideal para dispositivos eletrónicos com forte condutividade elétrica, excelente condução iónica, versatilidade, estabilidade e assim por diante.
Além disso, as moléculas de biopolímero possuem grupos funcionais abundantes, permitindo uma dispersão estável ou alta solubilidade em líquidos comuns, até mesmo água, para formar tintas eletrónicas processáveis em solução. Esta característica habilita-os a candidatos ideais para a fabricação de dispositivos eletrónicos com métodos de fabricação de baixa temperatura, protege-os da degradação sob luz forte, corrosão térmica e química por fotolitografia ou por outras técnicas de padronização de semicondutores inorgânicos. Entre as várias técnicas de fabricação, o revestimento de solução e os processos de impressão são técnicas capazes de permitir o desenvolvimento de dispositivos bioeletrónicos flexíveis, de baixo custo e elevada área [21-22].
(...) Ainda é um desafio perceber a aplicação prática dos biopolímeros na eletrónica funcional. Em primeiro lugar, as limitações inerentes aos biopolímeros, como instabilidade térmica / óptica, dificuldade em manter a bioatividade e dissolução em eletrólitos, dificultam o desenvolvimento de elevado desempenho e alta reprodutibilidade eletrónica. Em segundo lugar, o entendimento básico do mecanismo de transporte de iõess em moléculas de biopolímero ainda não é claro, o que torna difícil projetar biopolímeros razoáveis e ótimos para melhorar a eficiência do transporte de elétrões e iões. Terceiro, a preparação e a síntese de novos biopolímeros com excelentes propriedades ópticas, elétricas, magnéticas, térmicas e mecânicas raramente são estudadas para a eletrónica de última geração, como telas flexíveis, sensores vestíveis e outros sistemas eletrónicos inteligentes. Finalmente, a tecnologia de fabricação de materiais eletrónicos baseados em biopolímeros também precisa ser aprimorada para atender às características intrínsecas dos biopolímeros e alcançar a fabricação de eletrónicos de baixo custo, grande escala e alto desempenho.
Resumidamente, a introdução de biopolímeros na eletrónica funcional é de grande importância para reduzir a poluição do lixo eletrónico e melhorar as suas aplicações em energias verdes e sustentáveis, sistemas eletrónicos inteligentes e inovadores. Embora ainda existam desafios para os biopolímeros na aplicação prática, é promissor ajustar as propriedades dos biopolímeros via engenharia molecular para impulsionar o desenvolvimento de eletrónicos baseados em biopolímeros com alto desempenho e estabilidade para a aplicação de energia, interação homem-máquina, biomedicina e em breve.
_____Fonte: X. Li, C. Ding, X. Li, H.Yang, S. Liu, X. Wang, L. Zhang, Q. Sun, X. Liu, J. Chen, Electronic biopolymers: From molecular engineering to functional devices, Chemical Engineering Journal, 397 (2020) 125499.