Unas sencillas etiquetas electrónicas adheribles pueden conectar cualquier objeto a IoT. A medida que avanzamos hacia la conexión de todos los objetos a Internet, desde los muebles a los suministros de oficina, la tecnología que permite que estos objetos se comuniquen y perciban entre sí necesitará ampliarse. En la actualidad, ya son miles de millones de objetos conectados, que van desde teléfonos inteligentes y relojes hasta edificios, partes de máquinas o dispositivos médicos que se han convertido en sensores inalámbricos de sus entornos, expandiendo una red llamada Internet de las cosas.
Investigadores de la Universidad de Purdue y la Universidad de Virginia han desarrollado un nuevo método de fabricación que hace que los circuitos electrónicos diminutos, de película delgada, se integren en una superficie.
La técnica no solo elimina varios pasos de fabricación y los costos asociados, sino que también permite a cualquier objeto detectar su entorno o controlarse mediante la aplicación de una etiqueta adhesiva de alta tecnología.
Eventualmente, estas pegatinas también podrían facilitar la comunicación inalámbrica. Los investigadores demuestran sus capacidades en varios objetos en un documento recientemente publicado en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias . Según Chi Hwan Lee, profesor asistente de Purdue de ingeniería biomédica e ingeniería mecánica, podrían personalizar un sensor, pegarlo en un dron y enviar el dron a zonas peligrosas para detectar fugas de gas, por ejemplo.
Investigadores de la Universidad de Purdue y la Universidad de Virginia han desarrollado un nuevo método de fabricación que hace que los circuitos electrónicos diminutos, de película delgada, se pelen de una superficie. Crédito: Purdue University / Erin Easterling
Nueva técnica de fabricación de los circuitos
La mayoría de los circuitos electrónicos actuales están construidos individualmente en su propia «oblea» de silicio, un sustrato plano y rígido. La oblea de silicio puede soportar las altas temperaturas y el ataque químico que se utilizan para eliminar los circuitos de la oblea. Pero las altas temperaturas y el grabado dañan la oblea de silicio, obligando al proceso de fabricación a acomodar una oblea completamente nueva cada vez.
La nueva técnica de fabricación de Lee, llamada «impresión por transferencia«, reduce los costos de fabricación mediante el uso de una única oblea para construir una cantidad casi infinita de películas delgadas que contienen circuitos electrónicos.
En lugar de altas temperaturas y productos químicos, la película puede desprenderse a temperatura ambiente con la ayuda de ahorro de agua simplemente.
«Es como la pintura roja en el casco Golden Gate de San Francisco: se descama porque el ambiente es muy húmedo», dijo Lee. «Entonces, en nuestro caso, sumergir la oblea y el circuito completo en agua reduce significativamente la tensión de pelado mecánico y es ecológico».
Un circuito electrónico de película delgada puede despegarse fácilmente de su oblea de silicio con agua, haciendo que la oblea se vuelva a usar para construir un número casi infinito de circuitos. Crédito: imagen de la Universidad de Purdue / Chi Hwan Lee
Una capa de metal dúctil, como el níquel, insertada entre la película electrónica y la oblea de silicio, hace posible el pelado en agua. Estos componentes electrónicos de película fina pueden cortarse y pegarse en cualquier superficie, lo que otorga a ese objeto características electrónicas.
Poner una de estas etiquetas electrónicas adhesivas en una maceta, por ejemplo, hace que la maceta sea capaz de detectar los cambios de temperatura que podrían afectar el crecimiento de la planta.
Etiquetas electrónicas que se pegan a cualquier objeto
El laboratorio de Lee también demostró que los componentes de los circuitos integrados electrónicos funcionan igual de bien antes y después de que se convirtieran en una fina película despegada de una oblea de silicio. Los investigadores usaron una película para encender y apagar una pantalla de luz LED. «Hemos optimizado este proceso para que podamos deslaminar películas electrónicas a partir de obleas sin defectos», dijo Lee.
Los investigadores han diseñado etiquetas electrónicas pelables que se pueden cortar y pegar en cualquier objeto para lograr las funciones deseadas. Crédito: imagen de la Universidad de Purdue / Chi Hwan Lee
Esta tecnología posee una patente estadounidense no provisional. El trabajo fue apoyado por la Purdue Research Foundation, el Air Force Research Laboratory (AFRL-S-114-054-002), la National Science Foundation (NSF-CMMI-1728149) y la Universidad de Virginia.
Más información: Dae Seung Wie el al., «Impresión de transferencia respetuosa con el medio ambiente, reciclable con obleas para nanoelectrónica de película delgada a gran escala», PNAS (2018). www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1806640115
Fuente: Purdue University
