Un nuevo sistema de inyección de tinta podría suponer un gran avance para la electrónica impresa
La electrónica impresa (PE, por sus siglas en inglés) puede producir un cambio radical en el sector de la electrónica. Sin embargo, aún no se ha logrado obtener una tinta con la resolución o la viscosidad necesarias, lo que supone un impedimento para este progreso. Por lo tanto, el número de tintas funcionales que se pueden imprimir —así como la resolución y las propiedades finales de las estructuras y los componentes sinterizados o impresos— está limitado. El proyecto financiado con fondos europeos Hi-Response (Innovative High Resolution Electro-Static printing of Multifunctional Materials) está basado en la tecnología patentada ESJET, que incluye un sistema de adaptación monocabezal y multicabezal que puede lograr unos niveles de resolución, velocidad y reducción de costes muy superiores a los de los sistemas de inyección de tinta actuales. El sistema ESJET Para explicar el funcionamiento de un sistema ESJET, el equipo nos describe sus componentes: un sistema de alimentación por depósito con la tinta que se va a emplear, un tubo capilar de salida y una varilla de carga conectada a alta tensión y con la punta colocada a la entrada del tubo de salida. La varilla de carga mantiene un potencial de campo eléctrico entre el fluido del depósito y cualquier gota que salga del emisor y caiga en el sustrato. Las gotas de tinta empiezan a salir cuando ese potencial se modifica hasta un nivel especificado de tensión controlada. El sistema ESJET puede imprimir a una resolución de hasta 1 micrómetro y con una viscosidad de tinta de hasta 40 000 centipoise, lo que permite imprimir materiales orgánicos funcionales y tintas con una gran carga de nanopartículas. Las estructuras impresas o sinterizadas resultantes tienen una alta resolución y están formadas por materiales con propiedades de mucha calidad. El sistema se ha empleado con éxito en una amplia gama de materiales. Algunos de ellos son las tintas y pastas rellenas de nanopartículas de cobre, plata y otras nanopartículas cerámicas. Se pueden utilizar en estructuras de electrodos (desde 0,5-10 micrómetros de ancho), semiconductores, polímeros orgánicos dieléctricos y tintas organometálicas reactivas. El Dr. Pufinji Maclean Obene, coordinador del proyecto, dice lo siguiente: «Es curioso, pero no puedo describir la euforia que se siente al imprimir líneas conductoras que no se pueden ver a simple vista. Es en ese momento cuando me doy cuenta de que estamos logrando algo importante». El proyecto Hi-Response ha logrado sus objetivos y ha conseguido imprimir materiales para crear componentes como sensores y antenas flexibles para automóviles, pantallas táctiles, elementos calefactores flexibles para radomos (estructuras de protección de antenas) en vehículos eléctricos y mallas metálicas para los diodos orgánicos emisores de luz (OLED) que se emplean en pantallas digitales. Sin embargo, Obene añade: «Es una gran alegría poder anunciar que también vamos a usar sistemas ESJET en la integración de pantallas de punto cuántico (QLED) para teléfonos móviles, en la impresión de transistores muy pequeños y en la fabricación de microprocesadores totalmente impresos para sistemas microelectromecánicos (MEM), empleados especialmente en dispositivos médicos». La explotación de un vacío en el mercado El proyecto Hi-Response colabora con la estrategia global de la Unión Europea para la industria, ya que optimiza los costes y la eficacia de los procesos de fabricación a la vez que genera puestos de trabajo. Además, al reducir el consumo de energía y las emisiones de gases de efecto invernadero durante la fabricación, también contribuye a la protección medioambiental. Con base en la explotación hasta la fecha de la tecnología Hi-Response para diferentes aplicaciones, el consorcio estima que este mercado puede tener un valor de unos 566 millones de euros al año. Para avanzar en la comercialización de este sistema, el equipo está trabajando en algunos componentes específicos. Básicamente, se trata de tres áreas de gran peso en la denominada «cuarta revolución industrial»: el desarrollo de píxeles QLED de 3 micrómetros, las aplicaciones para la electrónica orgánica y de gran formato (OLAE), y sensores y dispositivos MEM. Obene comenta: «En la actualidad, este campo está limitado por el tiempo y las personas disponibles, así como por los fondos para I+D. Pero el potencial en lo que se refiere a la propiedad intelectual es enorme, así que estamos trabajando al máximo».
Palabras clave
Hi-Response, electrónica impresa, tinta, fabricación por adición, electrostático, micrómetro, material orgánico, nano, antenas para automóviles, pantallas táctiles, vehículos eléctricos, OLED