Su smartwatch futuro se podría imprimir con una impresora de inyección de tinta.

Imagine el smartwatch más reciente o un detector de advertencia de ataque cardíaco de alta tecnología de su impresora de inyección de tinta.


Material flexible ropa "inteligente" como el ejemplo mostrado arriba podría hacerse desde equipos electrónicos basados  con impresoras de inyección de tinta en carbono.

Los investigadores han dado un paso en esta dirección de impresión baratas y confiables matrices de transistores, los componentes clave de la electrónica moderna y utilizarlas para llevar a cabo las tareas elementales. El trabajo algún día podría ayudar a marcar el comienzo de una nueva era de la electrónica de consumo orgánico y flexible.

En vez de la silicona habitual, los nuevos circuitos se formaron  orgánicos — o basados en carbono: compuestos. Y mientras que otros tienen impreso y apilan componentes electrónicos orgánicos utilizando una combinación de impresión de inyección de tinta y otros métodos de deposición, el nuevo trabajo a una impresora de inyección de tinta para todo el proceso.

"No puedo pensar en otro [dispositivo con al menos dos capas] donde todo fue hecho con la impresión de inyección de tinta," dice Ananth Dodabalapur, ingeniero eléctrico de la Universidad de Texas en Austin, quien no estuvo involucrado en el trabajo. "Esto es una buena demostración".

Los nuevos dispositivos electrónicos comerciales deben ser compactos, durables y favorables a la producción en masa. Casi todos los dispositivos de mercado masivo confían en microchips de silicio elemento químico, en el que fabricantes hacen transistores cada vez más pequeños, esencialmente interruptores eléctricos que pueden utilizarse en circuitos de lógica de moda para las computadoras.

Pero los chips de silicio tienen algunas desventajas. Las obleas de silicio son rígidas, por lo que es difícil hacer circuitos de silicona flexible. Muchos piensan que podría abrir nuevas aplicaciones para la electronica  usable, flexible, construida de materiales orgánicos. Por ejemplo, la electrónica flexible podría reunir datos médicos vitales tales como la rigidez de las arterias, que pueden ayudar a predecir ataques cardíacos y actividad eléctrica cerebral, que puede señalar los ataques epilépticos.

Ayudar a realizar ese potencial, Sungjune Jung, un ingeniero de proyectos en la Universidad Pohang de ciencia y tecnología en Corea del sur y sus colegas trataron de ver si podían imprimir simplemente trabajo en redes de transistores orgánicos. Para meter en tantos transistores como sea posible, diseñaron los transistores que pudieran ser apilados uno encima del otro, en lugar de colocados lado a lado en un chip, hacer el embalaje con eficacia de dos transistores en el espacio normalmente ocupado por uno.

Que imprimen  una capa de circuitos de 3 micrómetros de altura a la vez con una impresora de inyección de tinta: en la parte inferior, establecieron el compuesto de carbono que formaría parte del cual la corriente eléctrica fluiría dentro y fuera de un transistor, entonces los electrodos de metal que le controlan la corriente en ambos transistores y, finalmente, el compuesto que forma parte de la corriente del otro transistor. Entre las capas de transistores depositaron películas delgadas de un material protector llamado parylene. El dispositivo incluye más de 100 transistores, suficientes para circuitos lógicos  que forman varios cómputos básicos, incluyendo la adición de dos números.

El dispositivo de Jung golpea a un número de clave de referencia. Todos los transistores trabajaban, incluso 8 meses después de la producción — una hazaña impresionante para la electrónica orgánica, que a menudo se degrada rápidamente. Por otra parte, el proceso requiere temperaturas no superiores a 120° C, en comparación con varios cientos de grados en una línea de fabricación de oblea de silicio típico, reporta el equipo  en ACS Nano.

Los dispositivos impresos siguen lejos de competir con silicio. El equipo fue capaz de empaquetar  cinco transistores en un milímetro cuadrado, mientras que los chips de circuitos integrados en computadoras de hoy crean millones de dólares en el mismo espacio. "Nuestra tecnología, en términos de densidad del transistor, está en la etapa de la tecnología del silicio en la década de 1960 o 1970, cuando salieron los primeros microprocesadores," dice Jung.

Porque los investigadores estaban tratando de demostrar un concepto más que un prototipo de un producto, el equipo de Jung imprime su circuito en vidrio rígido. Pero dice que ya han impreso componentes similares en plástico flexible y planean publicar ese resultado pronto. También notas que por algunos parámetros, el nuevo dispositivo va a la zaga de lo que otros ya han logrado con circuitos orgánicos. Por ejemplo, el tipo de lógica informática que el equipo requiere más transistores con otros enfoques, en gran parte eliminando ganancias derivadas de los componentes del embalaje más cerca. Y os transistores relativamente lentos y sistemáticamente, él dice. Por otra parte, aunque es posible utilizar la impresión de inyección de tinta para cada paso en el proceso de fabricación, dice, "no veo ninguna ventaja... para restringir el mismo a una impresión o dibujo técnico."

Pero tales imperfecciones podrían ser subsanadas como un producto se mueve a la comercialización, dice Janos Veres, un experto en electrónica flexible en el PARC, una institución de investigación en Palo Alto, California. Aplaude el estudio para mostrar una forma novedosa para imprimir y proteger los componentes del circuito orgánico y se imagina futuras etiquetas o sensores que contengan pilas de transistores no sólo dos, sino muchas, tal vez trabajando en concierto con chips de silicio u otras tecnologías. "En última instancia, vemos la oportunidad de imprimir microchips", dice.