Etiquetas electrónicas para Internet de las Cosas

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.

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

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.

«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».

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.

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.

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