Un grupo de investigadores del Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea (Kaist) ha desarrollado una nueva tinta electrónica de material líquido, cuya peculiaridad reside en su capacidad de modificar su rigidez en función de la temperatura ambiente. Esta innovación podría permitir la fabricación de dispositivos electrónicos que cambien entre un estado rígido y uno flexible según las necesidades.
La tinta electrónica de metal líquido puede imprimir circuitos de ancho de línea fina a microescala (más delgada que un cabello) a temperatura ambiente y controlar libremente la dureza y la suavidad dependiendo de la temperatura. Con esta tinta también se puede imprimir circuitos complejos, multicapa y de alta resolución al nivel de las placas de circuitos impresos (PCB) comerciales.
La técnica utilizada por los investigadores se basa en el uso de galio, un metal que se funde a una temperatura cercana a la corporal, 29,8°C. En estado sólido, el galio es rígido, pero se vuelve blando al fundirse, lo que permite una amplia gama de cambios de rigidez.
Hasta ahora, el galio presentaba desafíos técnicos para la formación de circuitos debido a su tendencia a aglutinarse y a su inestabilidad al cambiar de fase. Los investigadores han encontrado una solución utilizando una técnica de impresión que controla la acidez del solvente durante el proceso productivo.
Tinta electrónica estable y de alta viscosidad
La tinta electrónica se creó mezclando partículas microscópicas de galio con un polímero de poliuretano hidrófilo en un disolvente neutro llamado dimetilsulfóxido (DMSO). Gracias a la neutralidad del disolvente DMSO, se forma una tinta estable y de alta viscosidad, en la que las partículas de galio se dispersan uniformemente en la matriz polimérica, lo que permite la impresión de circuitos de alta resolución a temperatura ambiente
Durante el calentamiento posterior a la impresión, el DMSO se descompone y genera un entorno ácido. En este entorno, se elimina la capa de óxido de las partículas de galio, lo que facilita la conexión eléctrica entre ellas y, a su vez, la capacidad de controlar la rigidez final del dispositivo.
A través de este proceso de dos pasos, el equipo de investigación pudo implementar dispositivos electrónicos que pueden imprimirse de manera estable a temperatura ambiente, y que al mismo tiempo tienen una excelente conductividad eléctrica y características de rigidez variable una vez finalizados.
Impresión de circuitos electrónicos
La tinta electrónica desarrollada permite imprimir circuitos precisos con un grosor de línea fino equivalente a la mitad del grosor de un cabello humano (aproximadamente 50 μm), además de ofrecer una excelente conductividad eléctrica (2,27 × 10⁶ S/m) y un índice de control de rigidez de hasta 1.465 veces. Esto significa que puede cambiar libremente de un estado duro, como el plástico, a uno blando, como el caucho.
También es compatible con métodos de impresión existentes, como la serigrafía y el recubrimiento profundo, lo que permite la producción de circuitos de gran superficie y alta resolución, así como diversos dispositivos electrónicos con formas 3D complejas.