Imprimir cobre en tejidos para mejorar la electrónica portable

Recientemente, investigadores del Departamento de Ingeniería Eléctrica de la Universidad del Sur de Florida (USF) recibieron una patente y una subvención oficial de 369.574 dólares de la Fundación Nacional de la Ciencia (NSF). El dinero se utilizará para desarrollar un método de impresión en 3D de cobre directamente en el tejido. El nuevo proceso electroquímico marca una nueva etapa en el avance de la electrónica portable.

En la actualidad, los aparatos electrónicos han alcanzado un nivel de desarrollo que nadie podría haber imaginado hace unas décadas. Y se queda en el pasado los días en los aparatos engorrosos sólo servían para un único propósito. Hoy en día tenemos relojes conectados, auriculares multifuncionales e incluso gafas informáticas ponibles, y la posibilidad de llevar ropa con dispositivos electrónicos integrados no parece tan lejana. En un esfuerzo por avanzar en estas tecnologías, Arash Takshi, profesor asociado del Departamento de Ingeniería Eléctrica, y Sylvia Thomas, profesora y vicepresidenta en funciones del Departamento de Investigación e Innovación de la USF, han desarrollado un nuevo método denominado galvanoplastia asistida por evolución de hidrógeno (HEA), que permite imprimir cobre directamente en los tejidos, allanando el camino para muchas innovaciones tecnológicas.

Electrónica para llevar puesta gracias a la impresión 3D de cobre.

El nuevo proceso se divide en dos etapas. En primer lugar, se utiliza la tecnología de impresión láser para aplicar un patrón conductor al tejido. Durante este proceso, el tejido se carboniza, lo que mejora su estabilidad y lo hace más duradero. En el siguiente paso, se utiliza el cobre electrolítico para producir un patrón de cobre continuo que forma el trazado del circuito del componente electrónico en el tejido. La boquilla especialmente diseñada, que se monta en un dispositivo de impresión 3D, permite la galvanoplastia localizada y el crecimiento del cobre en las uniones entre los terminales de los componentes electrónicos y el circuito impreso, y su soldadura a temperatura ambiente. La principal diferencia entre el método recién introducido y la forma en que se ha hecho en el pasado es que se ha aumentado el voltaje aplicado durante el proceso, lo que en última instancia hace que el agua se electrolice junto con el crecimiento del cobre, haciendo que el proceso sea más rápido y mejorando la estabilidad mecánica de la estructura impresa.

El profesor Arash Takshi explica: «La tecnología actual de la electrónica vestible consiste principalmente en la impresión de tintas conductoras compuestas por nanopartículas de metal y/o carbono. El proceso se basa en las conexiones físicas de las nanopartículas tras el secado del patrón. Sin embargo, la elevada resistencia eléctrica de una vía conductora formada por nanopartículas conductoras limita las aplicaciones a diseños sencillos de electrónica vestible. No son adecuados para mediciones sensibles y aplicaciones de alta corriente». Con este método de fabricación aditiva en dos pasos, sería posible crear tecnologías vestibles más duraderas sin dañar los tejidos, como suele ocurrir cuando se utilizan métodos como la soldadura.

Con la patente obtenida recientemente y el apoyo financiero de la NSF, este nuevo y prometedor método podría seguir desarrollándose y utilizarse en futuros proyectos en diferentes sectores como el sanitario, el militar o incluso el aeroespacial. Por ejemplo, los soldados podrían llevar nuevos trajes inteligentes que les ayudaran en combate, o los astronautas podrían tener trajes que les ayudaran en las misiones espaciales. La tecnología podría utilizarse incluso para controlar la salud de los pacientes. Puede leer más sobre ello en el comunicado de prensa AQUÍ.

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*Créditos de la foto de portada: USF