Investigadores de la Escuela de Ingeniería McKelvey de la Universidad de Washington en St. Louis han desarrollado bolígrafos de tinta que permiten a cualquiera escribir a mano dispositivos optoelectrónicos flexibles y extensibles sobre materiales cotidianos.
Estos dispositivos, como los diodos emisores de luz (LED) y los fotodetectores, se pueden fabricar a mano en superficies como papel, textiles, caucho, plásticos e incluso objetos 3D.
Este enfoque innovador de fabricación tiene como objetivo simplificar el proceso de creación de LED y fotodetectores personalizados, haciéndolo accesible a personas sin capacitación o equipo especializado.
Método de fabricación sencillo
El avance del equipo describe un método de fabricación versátil y sencillo que permite a las personas crear diodos emisores de luz (LED) o fotodetectores personalizados sin requerir capacitación especializada ni equipos voluminosos.
Esta tecnología es una continuación de trabajos anteriores de Wang y Junyi Zhao, candidato a doctorado en el laboratorio de Wang. Muestra un enfoque novedoso que utiliza una simple impresora de inyección de tinta para fabricar LED extensibles.
“Escribir a mano en dispositivos personalizados fue claramente el siguiente paso después de la impresora”, Wang fijado. “Ya teníamos las tintas, por lo que fue una transición natural tomar la tecnología que ya habíamos desarrollado y modificarla para que funcionara en bolígrafos normales, donde pudiera ser barata y accesible para todos”.
La técnica de escritura a mano fácil de usar permite la creación de fotodetectores y LED multicolores en cuestión de minutos. El mecanismo emplea un bolígrafo estándar cargado con tintas especialmente formuladas compuestas de polímeros conductores, nanocables metálicos y perovskitas.
El equipo informó que la aplicación de estas tintas funcionales capa por capa, similar al uso de bolígrafos multicolores, facilita la producción rápida y rentable de diversos dispositivos funcionales, incluidos dispositivos electrónicos desechables como envases inteligentes y dispositivos portátiles personalizados como sensores biomédicos.
Desde tinta de impresora hasta bolígrafos estándar
Sin embargo, la transición de la tinta de impresora a los bolígrafos estándar fue más compleja de lo que parecía y requirió ajustes para garantizar la compatibilidad con sustratos porosos y fibrosos como el papel y los textiles.
Aparte del problema visual de las manchas, las capas de tinta deben permanecer distintas para mantener los dispositivos optoelectrónicos de alto rendimiento.
“Nuestra tinta está especialmente formulada, por lo que los bolígrafos son universales, lo que significa que funcionarán en casi todos los sustratos. Cada capa del dispositivo está diseñada para ser intrínsecamente elástica, de modo que sobreviva a la deformación y pueda doblarse, estirarse y torcerse sin impactar rendimiento del dispositivo”, explicó Zhao.
“Por ejemplo, los LED dibujados en un guante podrían tolerar deformaciones al agarrar y soltar repetidamente el puño, y los LED dibujados en un globo de goma podrían sobrevivir a ciclos de inflación y deflación una y otra vez”, añadió.
Este desarrollo supera las limitaciones de la fabricación de LED tradicional, que requiere sustratos planos y lisos y costosos equipos de fabricación en sala limpia.
El equipo afirmó que allana el camino para que la electrónica portátil se convierta en una parte común de la vida diaria en diversas aplicaciones, desde la educación hasta los sensores médicos y más. Los hallazgos del equipo de investigación fueron publicado en la revista Nature Photonics.
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