¿Podría ser un dispositivo impreso en 3D la respuesta a un WIFI y teléfonos móviles más potentes?
La impresión 3D ya se utiliza de forma increíble en todo el mundo. Desde la bioimpresión hasta la impresión 3D en la construcción, parece que las aplicaciones de la fabricación aditiva son casi ilimitadas. Ahora, un equipo de ingenieros y científicos de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson (SEAS) de la Universidad de Harvard han encontrado otro posible uso. Han desarrollado un sencillo dispositivo impreso en 3D que, según afirman, podría utilizarse para trenzar filamentos de sólo 1 micrómetro de diámetro. Esto podría allanar el camino para fabricar antenas que accedan a rangos de frecuencia cada vez más altos para la próxima generación de teléfonos y dispositivos inalámbricos.
Aunque los teléfonos móviles sólo existen desde principios de los años 70 y el WIFI desde finales de los 90, las exigencias de nuestra población, cada vez más globalizada y conectada, han provocado rápidos avances en la tecnología. El WIFI, por ejemplo, es cada vez más potente y rápido, y el país con mayor conectividad WIFI, Corea del Sur, encabeza la lista con velocidades de hasta 28,6 Mbps. Del mismo modo, en los últimos veinte años hemos visto cómo los teléfonos móviles han pasado rápidamente de ser grandes y pesados aparatos que podían realizar tareas mínimas, aunque el acceso a Internet y el correo electrónico han estado presentes desde principios de la década de 2000, a los elegantes miniordenadores que la gente lleva ahora en sus bolsillos. Sin embargo, si queremos avanzar aún más, necesitamos crear nuevas antenas para acceder a nuevos rangos, pero las técnicas actuales de fabricación industrial no funcionan con fibras lo suficientemente pequeñas como para fabricarlas, según el equipo de Harvard, ya que no pueden trenzarse. Es aquí donde entra la impresión 3D.
El equipo utilizó dispositivos impresos en 3D para manipular objetos microscópicos a través de fuerzas capilares, como se muestra en estos diagramas (créditos de la foto: SEAS)
¿Cómo se utiliza la impresión 3D?
Para los científicos e ingenieros, la solución parecía aparentemente sencilla: utilizar la tensión superficial del agua para agarrar y manipular objetos microscópicos. Para ello, el equipo recurrió a una máquina que, en esencia, no es más que un rectángulo de plástico impreso en 3D, del tamaño de un viejo cartucho de Nintendo y cuyo interior fue tallado con canales que se cruzan. Estos canales son a la vez anchos y estrechos, recordando a un río que se expande en ciertas partes y se estrecha en otras. Además, las paredes de los canales son hidrofílicas, es decir, atraen el agua. El equipo menciona además que el rectángulo podría fabricarse de forma sencilla, con una impresora 3D encontrada en una biblioteca, ellos mismos parecen utilizar una impresora 3D SLA, aunque no mencionan una marca concreta.
El objeto funciona aprovechando las fuerzas capilares. La acción capilar es el proceso por el que un líquido fluye en un espacio estrecho sin ayuda de fuerzas como la gravedad y es importante cuando se trata de mover el agua. Al sumergir el dispositivo en agua y colocar un flotador de plástico de tamaño milimétrico en el canal, la tensión superficial hizo que la pared repeliera el flotador. En una sección estrecha, éste se alejaba lo más posible de las paredes, mientras que en una sección más ancha quedaba retenido, atrapado entre las fuerzas de repulsión de las paredes y el flotador. Al añadir fibras microscópicas a los flotadores, los investigadores descubrieron que, cuando el nivel del agua cambiaba y los flotadores se movían, las fibras podían retorcerse entre sí.
Maya Faaborg, asociada de SEAS y coautora del artículo, explicó: «El momento cúspide llegó cuando descubrimos que podíamos mover los objetos cambiando la sección transversal de nuestros canales de captura. Fue un momento único cuando -en nuestro primer intento- cruzamos dos fibras utilizando sólo un trozo de plástico, un tanque de agua y una etapa que se mueve hacia arriba y hacia abajo». El paso final fue añadir un tercer flotador con una fibra y diseñar canales para mover el flotador en un patrón de trenzado. Esto se utilizó con éxito para trenzar fibras de Kevlar a escala micrométrica.
La investigación aún está en sus inicios, pero tiene enormes ramificaciones para el futuro. El equipo tiene previsto seguir diseñando dispositivos para manipular muchas fibras a la vez y ver si son capaces de fabricar conductores de alta frecuencia que, a su vez, podrían utilizarse para fabricar dispositivos inalámbricos (WIFI) y teléfonos móviles más potentes. En cualquier caso, es la impresión 3D la que ha jugado un papel clave en la creación del dispositivo responsable de este éxito gracias a su accesibilidad y capacidad de hacer estructuras geométricas complejas. Puedes encontrar el estudio completo AQUÍ o ver el vídeo de abajo para conocer cómo es el proceso.
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*Créditos de la imagen de portada: SEAS
