Personal investigador del Instituto de Microelectrónica de Barcelona (IMB-CNM) del CSIC publica una revisión experimental exhaustiva de tintas, sustratos de papel y técnicas de impresión. El objetivo es ofrecer a la comunidad científica una guía con datos para facilitar el diseño de dispositivos impresos y fabricarlos de manera ecológica.

El interés en la fabricación de dispositivos electrónicos mediante técnicas de impresión ha ido aumentando en los últimos años debido a las ventajas que ofrece respecto a la microfabricación clásica. Estas ventajas son mejor relación calidad-coste, mayor sostenibilidad, menor consumo de energía y gasto de materiales y unos procesos de fabricación más simples. El Instituto de Microelectrónica de Barcelona (IMB-CNM, CSIC) ha creado una guía para promover el uso de tecnologías impresas.

El artículo “Experimental overview for green printed electronics: inks, substrates, and printing techniques”, publicado en la revista Flexible and Printed Electronics, pretende mejorar la toma de decisión sobre qué técnica de impresión, qué tinta y qué sustrato usar para facilitar el trabajo de la comunidad científica.

El equipo investigador del IMB-CNM ha comparado la impresión de estructuras de test optimizando los parámetros de impresión y analizando los resultados obtenidos. Las variables estudiadas son la flexibilidad de las capas impresas, la humectabilidad, las propiedades eléctricas, la morfología y la estabilidad térmica.

“Creemos que este artículo es importante porque permitirá facilitar y agilizar el proceso de selección de materiales y técnicas por parte la comunidad”, comenta David Batet, investigador predoctoral del IMB-CNM y primer autor del artículo. Además, “por el contexto de crisis medioambiental en que nos encontramos y siguiendo los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) de la Naciones Unidas, es relevante aplicar la sostenibilidad a todos los ámbitos de la sociedad”, agrega y subraya que “esto incluye la fabricación de dispositivos electrónicos y extender el uso de una electrónica impresa sostenible”.

Las “green printed electronics” consisten en utilizar técnicas de impresión electrónica conjuntamente con las tintas y sustratos más sostenibles en función del tipo de dispositivos electrónicos que se quieran crear, que, con las técnicas de impresión actuales, no pueden ser inferiores a una micra de tamaño. Los dispositivos que se pueden crear son transistores, sensores amperométricos, supercondensadores y baterías, antenas y células solares, entre otras aplicaciones.

Como explica Gemma Gabriel, investigadora del IMB-CNM y última autora del artículo, “existen muchas aplicaciones donde los materiales y tecnologías electrónicas impresas son de gran utilidad”. Entre ellos, menciona la “electrónica wearable”, como dispositivos flexibles y ligeros que pueden integrarse en prendas de vestir, accesorios o directamente sobre la piel; la “recolección y almacenamiento de energía”, como dispositivos de captación de energía livianos y flexibles, como células solares y generadores termoeléctricos; y el “Internet de las Cosas (IoT)” con sensores de bajo coste y de fácil implementación en sistemas de hogares inteligentes y automatización industrial.

Además, Gabriel destaca las aplicaciones en monitoreo de salud, “con técnicas no invasivas como la detección de glucosa”, y en monitoreo ambiental, “en sistemas de control de calidad de aire y agua o detección de contaminantes”.

Financiación del Plan de Recuperación, Transformación y Resiliencia

Para la investigación, el equipo ha hecho uso de la Unidad SU-8 del CIBER en Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN) en el IMB-CNM-CSIC de la ICTS NANBIOSIS y de la red MICRONANOFABS, la ICTS de salas blancas de micro y nanofabricación de la que forma parte el IMB-CNM-CSIC.

La investigación se ha llevado a cabo dentro de los proyectos ECOTRONIC, financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovación en la convocatoria Retos de Innovación 2018, y CEL-SENS, en el marco de los Proyectos Estratégicos Orientados a la Transición Ecológica y a la Transición Digital financiados por el Ministerio con fondos de la Unión Europea ‘NextGenerationEU’/Plan de Recuperación, Transformación y Resiliencia.

Comunicación IMB-CNM-CSIC

 

Equipo de Direct Ink Writing, uno de los equipos de impresión que se han usado en este trabajo. Fotografía: Dani Ortega

Equipo de Direct Ink Writing, uno de los equipos de impresión que se han usado en este trabajo. Fotografía: Dani Ortega