Investigadores de La Escuela de Ingeniería Eléctrica del KAIST y el La Universidad Nacional de Seúl (Corea del Sur) ha desarrollado una tinta electrónica para impresión de microcircuitos rigidez variable a temperatura ambiente.
La electrónica de rigidez variable es un campo prometedor que permitirá a los dispositivos pasar de un estado rígido a otro blando. La Un material adecuado para este fin es el galio, que pasa de estado sólido a líquido con relativa facilidad. Sin embargo, este metal tiene una alta tensión superficial, baja viscosidad y transiciones de fase indeseables.
El equipo, dirigido por el profesor Jae-Un Chong, de la Escuela de Ingeniería Eléctrica del KAIST, el profesor Seongjun Park, especializado en sanidad digital de la Universidad Nacional de Seúl, y el profesor Steve Park, del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales del KAIST, decidió eliminar las restricciones al uso del galio en la producción de componentes electrónicos de rigidez variable.
Han desarrollado una tinta electrónica que permite imprimir circuitos con rigidez variable a temperatura ambiente. Se observa que esta tinta combina la conductividad eléctrica y la viscosidad necesaria, lo que permite imprimir microcircuitos multicapa complejos impresiones de alta resolución comparables a las de los circuitos impresos comerciales.
Estos circuitos pueden cambiar dinámicamente su rigidez en función de la temperatura. A diferencia de la electrónica tradicional, que suele tener un factor de forma bien definido, ya sean dispositivos duros y duraderos o wearables blandos y cómodos, los dispositivos de rigidez variable permitirán adaptarse en función de las necesidades.
Temperatura El punto de fusión del galio es de 29,8 °C. En estado sólido, el galio es muy rígido, mientras que en estado líquido es blando y fluido. Los científicos han desarrollado un proceso de impresión con tinta metálica líquida de pH controlado. Disolución de partículas microscópicas de galio en una matriz de poliuretano hidrófilo utilizando un disolvente neutro —dimetilsulfóxido, los investigadores obtuvieron. Tinta estable de alta viscosidad para impresiones de alta calidad.
Durante el calentamiento posterior a la impresión, el dimetilsulfóxido se descompone para formar un entorno ácido que elimina la capa de óxido de las partículas de galio. Esto permite que las partículas de galio formen redes conductoras de la electricidad con propiedades mecánicas personalizables.
Dimensiones de los elementos circuitos impresos no superan las 50 micras. Tienen una alta conductividad a nivel 2,27 × 10⁶ cm/m y factor de modulación de la rigidez de hasta 1465. Esto permite al material pasar de una rigidez similar a la del plástico a un estado blando similar al del caucho. La tinta también es compatible con los métodos de impresión tradicionales, como la serigrafía y el recubrimiento por inmersión.
Los científicos han demostrado las capacidades de la tecnología creando un dispositivo multifuncional que normalmente funciona como un artilugio portátil duro, pero que cuando se adhiere al cuerpo se convierte en un dispositivo médico blando. También han creado una sonda neural que permanece rígida durante la colocación quirúrgica para un posicionamiento preciso, pero se ablanda una vez que llega al tejido cerebral para reducir la inflamación.
«El principal logro de esta investigación es superar los antiguos retos de la impresión de metal líquido con nuestra innovadora tecnología. Controlando la acidez de la tinta, conseguimos unir eléctrica y mecánicamente las partículas de galio impresas, lo que permite producir circuitos de gran superficie con alta resolución y rigidez ajustable a temperatura ambiente. Esto abre nuevas posibilidades para la electrónica personal, los dispositivos médicos y la robótica del futuro», — afirma el profesor Jae-Un Chong.
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Los resultados del estudio se publicaron en la revista Science Advances
Fuente: TechXplore
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