Un equipo de investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte (NC State) ha desarrollado un método para crear productos electrónicos flexibles y elásticos, capaces de autorrepararse mediante la impresión directa de circuitos de metal.

La técnica es aplicable a los sistemas de fabricación existentes que requieren tecnologías de impresión directa, y se puede usar con múltiples metales y sustratos.

El artículo "Impresión electrohidrodinámica (EHD) de tinta de metal fundido para un conductor flexible y estirable con capacidad de autocuración" se publica en la revista Tecnologías de materiales avanzados.

El autor principal del estudio es Yiwei Han, un Ph.D. estudiante en NC State.

"Los métodos de impresión tradicionales para una electrónica flexible tienen muchas limitaciones en cuanto a costo de material, conductividad de las características impresas y resolución de impresión", dijo Jingyan Dong, profesor asociado en el Departamento de Ingeniería Industrial y de Sistemas Edward P. Fitts de NC State, y autor correspondiente del artículo. "En esta investigación, estudiamos un enfoque de impresión EHD para lograr una impresión de alta resolución de aleaciones metálicas para la fabricación directa de bajo costo de conductores metálicos".

El enfoque de bajo costo de los investigadores debería ofrecer una forma eficiente de hacer circuitos de alta resolución que podrían implementarse en dispositivos comerciales, dijo Dong en un comunicado. ambiental.

Mientras que las técnicas tradicionales de impresión EHD utilizan tinta, el nuevo enfoque del equipo utiliza aleaciones de metal fundido que pueden derretirse a temperaturas tan bajas como 60 grados Celsius. En su estudio, los investigadores demostraron su técnica imprimiendo directamente tres aleaciones de metal diferentes en cuatro sustratos. Un sustrato estaba hecho de vidrio, uno de papel y dos de polímeros extensibles.

"Los conductores metálicos impresos en microescala EHD representan una forma prometedora de crear trayectos conductivos con conductividad metálica y una excelente flexibilidad y estirabilidad", dijo Dong.

Después de probar la elasticidad de los circuitos en un sustrato de polímero doblándolos 1,000 veces, los investigadores encontraron que su conductividad no se vio afectada. Continuaron probando la elasticidad de los circuitos al estirarlos hasta un 70 porcentaje de tensión de tracción, y los circuitos todavía demostraron ser eléctricamente estables.

Lo que es más importante, en caso de que los circuitos sufrieran daños, los investigadores descubrieron que los circuitos se autocuraban.

"Debido al bajo punto de fusión de la tinta de aleación de metal, los circuitos impresos de metal pueden recuperarse del fallo simplemente calentando el dispositivo por encima de la temperatura eutéctica de la tinta metálica para hacer que el metal vuelva a fluir", dijo Dong.

"Con su excelente conductividad, capacidad de estiramiento, autorreparación y capacidades de escritura directa de alta resolución, los conductores metálicos impresos EHD se pueden aplicar en amplias aplicaciones en dispositivos electrónicos de comunicación, sensores portátiles y dispositivos de comunicación", dijo.

Mediante el uso de su técnica, los investigadores desarrollaron un sensor táctil de alta densidad capaz de instalar un conjunto de píxeles 400 en un centímetro cuadrado.

"Los sensores táctiles o el panel táctil se convertirán en importantes dispositivos de entrada o sensores para muchos dispositivos electrónicos de última generación", dijo Dong. "Con la capacidad de patrones directos de alta resolución de la impresión EHD, se puede fabricar un conjunto de sensores táctiles de alta resolución y alta densidad que proporciona una resolución de detección mucho mejor que la de los enfoques de impresión tradicionales".

Los siguientes investigadores planean determinar las capacidades de la impresión de metal en aplicaciones con componentes electrónicos estirables, sensores portátiles y dispositivos de comunicación.