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¿Qué es la tecnología de tinta conductiva y cómo se utiliza?

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La tinta conductora es un material fantástico que realmente te permite dibujar circuitos de trabajo en varios materiales como papel o textiles. Ha habido mucha publicidad en los últimos años sobre cómo eventualmente reemplazará a los circuitos tradicionales.

¿Pero es esto cierto?

Aquí exploraremos qué es la tinta conductora, cómo se fabrica, sus pros y contras, y veremos en qué industrias se utiliza actualmente.

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¿Qué es la tinta conductora?

La tinta conductora, como su nombre indica, es una forma de tinta que puede conducir electricidad. En la mayoría de los casos, la tinta se infunde con un material conductor, como grafito o plata, para permitir la conducción eléctrica.

Para algunos, es una panacea tecnológica que puede, algún día, permitir la impresión de circuitos eléctricos en papel u otras superficies flexibles. Incluso podría utilizarse con tecnología de inyección de tinta.

Además de las tintas, algunas empresas, como Bare Conductive en el Reino Unido, han producido productos de pintura que también pueden conducir electricidad. Al trabajar de manera muy similar a las tintas conductoras, la pintura conductora se puede utilizar como soldadura en frío, para reparar PCB y muchas otras aplicaciones.

Pero no estamos allí todavía. Por ejemplo, no están exentos de inconvenientes (como cuando se lavan textiles, por ejemplo).

"Ya existen algunas placas de circuitos simples fabricadas con tintas conductoras. Por ejemplo, algunos sistemas de metro y tren las utilizan para imprimir circuitos en pases desechables. Pero la desventaja de los circuitos de tinta conductora es su resistencia. El metal puro y sólido siempre será más conductor que las escamas o el polvo en la tinta conductora, por lo que los circuitos de cobre sólido serán más eficientes con la energía eléctrica y generarán menos calor ", según scienceline.ucsb.edu.

Dicho esto, tienen grandes ventajas para muchas industrias.

"Las tintas conductoras pueden ser una forma más económica de establecer trazas conductoras modernas en comparación con los estándares industriales tradicionales, como el grabado de cobre a partir de sustratos chapados en cobre para formar las mismas trazas conductoras en sustratos relevantes, ya que la impresión es un proceso puramente aditivo que produce poco, "señala Wikipedia.

Esta tinta tiene varios usos en la actualidad y se usa comúnmente en la impresión de estructuras metálicas. Sin embargo, en sus inicios, el mayor impulso detrás de su desarrollo fue en las industrias de tecnología portátil y textiles electrónicos.

"La tinta conductora es el componente más importante en [la] impresión de estructuras metálicas. Para este propósito, se podrían considerar varios materiales conductores, como polímeros conductores, carbono, compuestos orgánicos / metálicos, precursores metálicos y NP metálicas. La mayoría de las tintas conductoras son basado en NP de metal ", según sciencedirect.

Las tintas conductoras tienen una variedad de ventajas sobre otras soluciones existentes. Uno de los más importantes es que se puede personalizar fácilmente para satisfacer un amplio espectro de requisitos de la industria.

Para los textiles electrónicos, por ejemplo, las tintas conductoras son una excelente opción, ya que se pueden aplicar después de que se haya producido el producto principal. En otras palabras, se puede agregar posteriormente sin interferir con el proceso de producción textil.

Esto es posible porque las tintas se pueden laminar y transferir calor de manera muy similar a como lo hacen los gráficos en la actualidad. También existe una innovación en curso sobre el uso de capas de sacrificio.

¿Para qué se utiliza la tinta conductora?

Las tintas conductoras tienen una variedad de aplicaciones.

Por ejemplo, las tintas conductoras con infusión de plata tienden a usarse para imprimir etiquetas RFID como se usan en los boletos de tránsito modernos. También se pueden utilizar para improvisar o reparar circuitos en placas de circuito impreso.

Estas tintas también se pueden usar en teclados de computadora que contienen membranas con circuitos impresos que 'detectan' cuando se presiona una tecla.

Los descongeladores de parabrisas que consisten en trazas resistivas aplicadas al vidrio también pueden incluir tintas conductoras.

Muchos autos más nuevos tienen trazos conductores impresos en una ventana trasera, que sirven como antena de radio.

Pero tienen otros usos. Por ejemplo, tienen aplicaciones en los siguientes mercados e industrias (crédito a idtechex.com):

  • Fotovoltaica
  • Electrónica de potencia
  • Blindaje EMI
  • Electrónica en molde (automotriz, electrodomésticos, etc.)
  • Electrónica textil y wearable
  • Antenas 3D e impresión conforme
  • Electrónica híbrida flexible (FHE)
  • Electrodos de borde de pantalla táctil, automotriz (desempañadores, sensores de ocupación de asientos, calentadores de asientos, etc.)
  • Electrónica impresa en 3D
  • Condensadores cerámicos multicapa (MLCC)
  • Reemplazo de ITO (híbrido, impresión directa, etc.)
  • Piezorresistivo impreso
  • Capacitivos y biosensores
  • PCB (bricolaje / aficionado, profesional, semilla y plato)
  • RFID (HF, UHF)
  • TFT y memoria impresos
  • Iluminación LED OLED y de gran superficie
  • Lectores electrónicos flexibles y pantallas reflectantes
  • Calentadores de gran superficie (batería, planta, asiento, etc.)
  • Bolígrafos conductivos
  • Digitalizadores

¿Es la tinta conductora un buen conductor de electricidad?

En resumen, sí lo es, pero no tanto como los materiales más tradicionales utilizados para hacer circuitos eléctricos, al menos por ahora.

Para que un material conduzca electricidad, debe permitir el movimiento de electrones a través de él. Los materiales conductores, por lo tanto, permiten que fluya una corriente eléctrica a través de ellos.

Algunos materiales son naturalmente capaces de hacer esto, siendo el mejor ejemplo los metales. Pero los metales tienden a ser sólidos en su forma "natural" a temperatura y presión ambiente, con la notable excepción del mercurio.

Para evitar esto y producir tinta, los materiales conductores (como los metales) deben incluirse dentro de un medio líquido y, al mismo tiempo, conservar tanto potencial conductor como sea posible.

Una solución común es producir nanopartículas metálicas que se arrastran con un medio líquido.

"Estas nanopartículas son diminutas esferas de metal, tan pequeñas que podrían caber más de 5 millones en el período al final de una oración. Cada nanopartícula puede conducir electricidad, y cuando se forman cadenas de nanopartículas, como perlas en un collar, los electrones pueden viajar de una nanopartícula a la siguiente ", según scienceline.ucsb.edu.

Cuando la tinta finalmente se seca, la cadena de nanopartículas interconectadas se bloquea. Esto forma una ruta conductora permanente para que la electricidad viaje a través de la tinta seca.

Sin embargo, esto se basa en la creación aleatoria, o casi aleatoria, de trayectorias de nanopartículas metálicas en la tinta cuando se utiliza. En virtud de ello, las películas de tinta más gruesas aumentan la probabilidad de que se formen suficientes trayectorias de nanopartículas para una conducción eléctrica suficiente.

Aunque siguen siendo altamente conductivos, son inherentemente menos conductivos que el uso de soluciones de tinta no conductoras. Actualmente, la mayoría de la fabricación de microchips, por ejemplo, requiere espesores mucho más pequeños que la cantidad requerida de tinta conductora necesaria para el trabajo.

Por esta razón, es poco probable que este método de creación de circuitos eléctricos reemplace el método actual de producción de placas de circuito. Por supuesto, a medida que mejore la tecnología de la tinta conductora, es posible que veamos un momento en que la tinta conductora pueda desafiar las soluciones convencionales.

¿Cómo se fabrica la pintura conductora de grafito?

Ya hemos tocado en esto un poco más arriba, pero efectivamente se hacen mezclando pequeñas partículas de materiales conductores con medios líquidos no conductores. La idea es utilizar un medio líquido que pueda fluir con relativa libertad mientras se construye una cadena de materiales conductores detrás de él.

Una vez que el medio líquido se seca, debería, en teoría, bloquear las partículas conductoras (o inclusiones) en su lugar dejando un circuito completo.

Hay varias formas de fabricarlo e incluso puedes hacer un lote básico de bricolaje para ti. Por ejemplo, IEEE tiene un pequeño tutorial útil si quieres probarlo tú mismo.

Obviamente, ¡tome todas las precauciones de seguridad necesarias si desea intentarlo!


Ver el vídeo: Tinta Conductiva de Plata InkCu (Mayo 2022).