Escrito por: Tessa Reder y Kate Laing | Voltera
La experimentación en el mundo de la Electrónica HÃbrida Flexible (EHF) conlleva una serie de obstáculos. Las tecnologÃas de impresión son muy diferentes en cuanto a la compatibilidad de los materiales y tienen pros y contras que las hacen adecuadas para determinadas aplicaciones. La elección de materiales que se ajusten a la tecnologÃa de impresión que se pretende utilizar es la decisión más importante que se va a tomar.
NOVA, la nueva plataforma de Voltera para la impresión electrónica con escritura directa de tinta (DIW), dispensación de precisión e impresión 3D, cambia el panorama sobre el que se construye el campo de la FHE. Al ofrecer la oportunidad de experimentar con cualquier material imprimible en pantalla, y de personalizar y rediseñar los patrones sobre la marcha, NOVA permite una flexibilidad de materiales nunca antes experimentada.
"La fabricación aditiva está transformando lo que es la electrónica, asà como su papel en el mundo que nos rodea. Si quieres imprimir en un elastómero termoplástico estirable, como un material gomoso, con NOVA puedes hacerlo. Y de repente tienes un dispositivo electrónico que tiene las propiedades mecánicas de la piel. Esto es algo que nunca habÃa sido posible con la electrónica tradicional", dijo Matt Ewertowski, director de productos de Voltera, durante una entrevista en el podcast Made in Ontario con el profesor Gerd Grau, director del laboratorio E-AM de la Universidad de York.
A medida que evoluciona la tecnologÃa de la electrónica aditiva, investigadores como el profesor Grau y su grupo están ampliando los lÃmites de cómo el proceso de fabricación aditiva puede revolucionar el diseño de productos en todos los sectores.
El profesor Grau y el estudiante de máster Yoland El-hajj empezaron a explorar el potencial de la impresión por extrusión, también conocida como tecnologÃa de escritura directa, para fabricar electrodos para tatuajes. La actual tecnologÃa de sensores utilizada en la industria médica puede ser engorrosa, pesada e incómoda para los pacientes, sobre todo cuando hay que llevarla puesta durante largos periodos de tiempo.
La investigación en tatuajes biomédicos impresos se ha basado hasta ahora en métodos de fabricación tradicionales, que son costosos y complejos, y la mayorÃa de los tatuajes de electrodos utilizan materiales orgánicos de baja conductividad. Tras identificar esta laguna en la microfabricación de electrodos médicos impresos, El-hajj trató de explorar el potencial de procesos de microfabricación más accesibles y eficientes, concretamente la impresión por extrusión.
Inkjet and Extrusion Printed Silver Biomedical Tattoo Electrodes es una preimpresión del trabajo de fin de carrera de El-hajj, que se presentará para su publicación en una revista a finales de este verano. En él se examina la calidad de los electrodos para tatuajes biomédicos fabricados con la tecnologÃa NOVA y DIW en comparación con los realizados por una vÃa más tradicional, como la tecnologÃa de inyección de tinta.
Los dos métodos de impresión se optimizaron para imprimir tintas conductoras con base de plata en papel de tatuaje y los electrodos de tatuaje resultantes se compararon por su resistencia a la hoja, su impedancia y su rendimiento mecánico en términos de tensión de flexión. El-hajj y su equipo utilizaron tintas con base de plata debido a su alta conductividad, robustez mecánica, biocompatibilidad y coste.
Figura 1: Electrodo de tatuaje de plata impreso por extrusión (arriba) y electrodo de presión convencional (abajo)
Los resultados de la investigación de El-hajj et al. indican que los trazos impresos con la tecnologÃa DIW presentan una mejor resistencia e impedancia de la hoja en comparación con los trazos impresos con la tecnologÃa de chorro de tinta. El mecanismo propuesto para estas diferencias se debe a que la viscosidad de las tintas conductoras DIW es significativamente mayor que las tintas utilizadas en la tecnologÃa de inyección de tinta, que son de baja viscosidad y tienen una proporción relativamente alta de disolvente. Por lo tanto, las tintas DIW no son absorbidas tan fácilmente por el papel de tatuaje utilizado como sustrato, lo que permite obtener trazos eléctricos más robustos y una mayor conductividad en comparación con las tintas de inyección de tinta.
"Existe un gran potencial para la fabricación de electrodos médicos mediante métodos de impresión, y con el uso de materiales más robustos. Las técnicas basadas en la impresión pueden aportar numerosas ventajas a los sensores médicos, como la flexibilidad en los materiales y patrones y la personalización de la estructura del sensor. Además, se pueden implementar materiales más robustos desde el punto de vista eléctrico y mecánico utilizando materiales flexibles", afirma El-hajj.
Los avances en los procesos de fabricación de electrónica aditiva están permitiendo a cientÃficos, investigadores y desarrolladores de productos ampliar los lÃmites de la innovación electrónica, debido en parte a la variedad de materiales con los que se puede imprimir y sobre los que se puede imprimir. A través de la experimentación con diferentes materiales y aplicaciones, los usuarios de NOVA -incluido el equipo de investigación del profesor Grau- están estudiando y desarrollando técnicas de fabricación aditiva para crear una nueva generación de electrónica con potencial transformador.
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