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En el campo de la electrónica parece que todo cuanto sea posible
imaginar, pueda ser hecho realidad. En este caso la realidad cobra la
forma impresa de cualquier medio de control e información, imagen,
presentación de datos o códigos impresos, etc., en formato orgánico
flexible.
La electrónica impresa puede desarrollar aplicaciones en campos tan
diversos como la construcción, el deporte, la automoción, la prensa, el
marketing, el textil o el empaquetado, entre otros, con unos tiempos y
unos costes de producción muy bajos.
El secreto está en poder imprimir los dispositivos electrónicos y
fotónicos mediante técnicas de impresión convencionales, como la
serigrafía o la inyección, con la particularidad de que se usan tintas
conductoras o semiconductoras. Así, se pueden imprimir elementos como
resistencias, condensadores, bobinas, transistores, etc., (todos los
componentes electrónicos presentes en los circuitos convencionales)
sobre un plástico flexible, que después se puede adaptar fácilmente a
otros soportes no rígidos o de formas diversas (tejidos, envases y
embalajes u otros objetos).
Entre las aplicaciones posibles están las placas solares flexibles.
Tienen algo menos de rendimiento que las rígidas de silicio, pero pueden
aprovechar mayor radiación solar, al poder adaptarse a entornos
irregulares (tejados, paredes, columnas, ventanas, vehículos, mobiliario
urbano, etc.).
Otra área prometedora es el envasado de alimentos, en el que se podrán
desarrollar etiquetas con nuevas prestaciones (como sensores para
controlar la cadena de frío o detectar posibles contaminaciones en
alimentos). O en productos de gama alta (perfumería, ropa, complementos,
vinos y licores…), con etiquetas que den mayor garantía de la
autenticidad del producto, evitando así la copia y el fraude.
Otro ejemplo son los tejidos que incorporen alguna funcionalidad extra
(color variable, temperatura ajustable, nanopartículas terapéuticas,
etc.). O las baterías impresas, que en el futuro podrían ser incluso
recargables, con aplicación en productos impresos (libros, catálogos,
publicidad, etc.) que incorporen iluminación y audio. Los sensores
biomédicos y los displays flexibles son otras de las líneas en
desarrollo.
Imagen: Ejemplos de aplicaciones. Izquierda: Póster inteligente
desarrollado por CAIAC con TMB. Cuando se pone el móvil encima, indica
la mejor ruta. Derecha: Alfombrilla interactiva desarrollada por
SensingTex que sirve para controlar y regular la música del equipo
conectado.
La flexibilidad y la posibilidad de amoldarse a formas imposibles para
la electrónica del silicio es una de las mayores ventajas de la
electrónica impresa. La otra es la referida a los costes. Lluís Teres,
investigador del CNM, explica que “la microelectrónica en silicio tiene
muy altas prestaciones pero es cara. Hacer el diseño y fabricación de
los prototipos es un proceso lento, no exento de riesgos y de elevados
costes. Para que los costes compensen hay que tener un volumen de
producción muy elevado, no siempre necesario para todos los productos y
en muchos casos sólo asumibles por empresas grandes o incluso gigantes
de la electrónica”.
Los costes de fabricación no son tan caros, lo que permite producciones
de menos unidades y que empresas pequeñas puedan hallar nuevos nichos de
negocio.
En cambio, con la electrónica impresa los costes de fabricación no
serían tan caros, lo que permitirá producciones de menos unidades y que
empresas más pequeñas puedan hallar nuevos nichos de negocio.
Además, y a diferencia de la microelectrónica de silicio (que está
concentrando la fabricación en unas pocas firmas en el sudeste
asiático), en el caso de la electrónica impresa se prevé una gran
dispersión geográfica de pequeñas y medianas empresas fabricantes. Eso
permitirá una mejor adaptación de las escalas de producción a nivel
local y específico.
El número de transistores que puede llegar a incorporar un circuito de
plástico está en varios miles, muy lejos de las decenas de millones que
puede incorporar un chip de silicio. Las prestaciones de los circuitos
integrados en silicio están muy por encima de las que puedan asumir los
circuitos en plástico electrónico.
Eso hace que ciertas operaciones muy complejas ejecutadas por chips de
silicio no puedan ser ejecutadas por los primeros. En estos casos, y si
la aplicación lo justifica, se puede optar por la combinación de ambas
tecnologías (electrónica impresa que incorpore un pequeño chip de
silicio para unas funciones concretas), conjugando así flexibilidad y
prestaciones. De hecho, la combinación de estas tecnologías con los
clásicos circuitos impresos rígidos ya está siendo una realidad hoy en
día.
Se trata, pues, de ámbitos distintos con aplicaciones diferentes. La
gran baza que juega la electrónica impresa en plástico no es competir
para sustituir a la de silicio, sino complementarla y abrir un abanico
de posibilidades hasta ahora inviables.
“Ha nacido la electrónica flexible, fungible y reciclable”, dice Lluís
Terés, del CSIC, “pues se trata de materiales orgánicos y cada día
surgen para ella nuevas potenciales aplicaciones, ya sea con la
electrónica impresa por sí sola o en combinación con otras tecnologías”.
PEC4 es miembro de OEA (Organics Electronics Association), de la
plataforma 3NEO (Plataforma Española de Nuevos materiales, Nuevas
propiedades y Nuevos procesos de Tecnologías de Impresión e industrias
afines). También participa en el proyecto europeo COLAE (Commercialising
Organic and Large Area Electronics). Asimismo, los actuales miembros de
PEC4, ya sea utilizando esta asociación como paraguas o de forma
individual, están vinculados a diversos proyectos de investigación tanto
de ámbito europeo como nacional.
Para evaluar el rendimiento de los sistemas electrónicos cuando
desarrollan sus funciones bajo condiciones ambientales adversas, se
emplean las cámaras de ensayos climáticos de laboratorio.
Fuente: R+D CSIC 2013
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