Los componentes electrónicos que se pueden alargar o torcer, conocidos como componentes electrónicos "estirables", pronto podrían usarse para alimentar dispositivos electrónicos, los sistemas a bordo de vehículos, dispositivos médicos y otros productos. Y un enfoque similar a la impresión tridimensionala la fabricación puede ayudar a que la electrónica extensible sea más frecuente, dicen los investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Missouri.
Redacción en la edición de enero de 2017 de la revista Micromáquinas , los investigadores de Missouri S&T evalúan el estado actual del campo emergente de la electrónica elástica, centrándose en un tipo de conductor que se puede construir o colocar en la superficie de un polímero conocido como elastómero.
Estos conductores podrían algún día reemplazar la placa de circuito rígida y quebradiza que alimenta muchos de los dispositivos electrónicos actuales. Podrían usarse, por ejemplo, como sensores portátiles que se adhieren a la piel para controlar la frecuencia cardíaca o la actividad cerebral, como sensores en la ropao como paneles solares delgados que podrían enlucirse en superficies curvas.
La clave para el futuro de la electrónica elástica es la superficie o el sustrato. El elastómero, como su nombre lo indica, es un material flexible con alta elasticidad, lo que significa que puede doblarse, estirarse, doblarse y torcerse repetidamente con poco impacto en suactuación.
Un desafío al que se enfrenta esta clase de electrónica elástica implica "superar desajustes" entre la base flexible de elastómero y los conductores electrónicos más frágiles, explican los investigadores en su documento, "Materiales, mecánica y técnicas de diseño para conductores estirables basados en elastómero".
"Se han propuesto diseños únicos y mecánica de estiramiento para armonizar los desajustes e integrar materiales con propiedades muy diferentes como un sistema único", escribe el equipo de investigación, dirigido por el Dr. Heng Pan, profesor asistente de ingeniería mecánica y aeroespacial enMissouri S&T.
Una técnica de fabricación relativamente nueva conocida como fabricación aditiva puede ayudar a resolver este problema, dice Pan.
La fabricación aditiva es un proceso que permite a los fabricantes crear objetos tridimensionales, capa por capa, muy similar a la impresión en 3D, pero con metales, cerámica u otros materiales. En su trabajo, los investigadores sugieren que la fabricación aditiva podría serse usa para "imprimir" capas muy delgadas de materiales altamente conductores en una superficie de elastómero.
"Con el desarrollo de la fabricación aditiva, las técnicas de escritura directa se muestran como una alternativa a los métodos tradicionales de patrones sustractivos", dicen los investigadores de S&T.
Los enfoques sustractivos incluyen fotolitografía, que se usa comúnmente para fabricar semiconductores.
Pan y sus colegas ven la fabricación aditiva como un enfoque relativamente económico para la creación de estos nuevos dispositivos. En Missouri S&T, están probando un enfoque que Pan llama "impresión directa de aerosol". El proceso implica la pulverización de un material conductor y la integración con un estirablesustrato para desarrollar sensores que se pueden colocar en la piel.
"Con el aumento de la complejidad y la resolución de los dispositivos, se esperan mayores requisitos para las técnicas de diseño", escriben. "La impresión directa, como método de fabricación aditiva, satisfaría dichos requisitos y ofrecería bajo costo y alta velocidad tanto en prototipos comofabricación. Podría ser una solución para la fabricación rentable y escalable de productos electrónicos elásticos ".
Sin embargo, deben abordarse otros desafíos antes de que la electrónica extensible se use ampliamente como componentes en la electrónica de consumo, dispositivos médicos u otros campos, dicen los investigadores. Estos desafíos incluyen el desarrollo de baterías extensibles que pueden almacenar energía y la necesidad de garantizar que la electrónica extensibley las superficies maleables sobre las que están construidas funcionan y envejecen bien juntas.
Sin embargo, Pan y sus colegas son optimistas para el futuro de la electrónica elástica. Previenen un crecimiento en los tipos de materiales que podrían usarse como conductores eficientes de electricidad y como superficies flexibles sobre las cuales construir aparatos electrónicos elásticos.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Ciencia y Tecnología de Missouri . Original escrito por Andrew Careaga. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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