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Circuitos de polímeros conductores de impresión láser para físicos
Los polímeros conductores son plásticos que transportan corriente. Esta es una tecnología emergente que está comenzando a tener un impacto significativo en áreas que van desde la energía fotovoltaica y las placas de circuitos impresos hasta las baterías y los sensores biológicos.
Las ventajas de los conductores de plástico son muchas. Son baratos, flexibles y ligeros. También son fáciles de hacer y de dar forma a circuitos útiles. Al menos en teoría.
En la práctica, la mayoría de las técnicas de fabricación tienen sutiles inconvenientes que no son fáciles de superar. Por ejemplo, estas técnicas comienzan generalmente con el polímero en forma líquida. Luego se rocía, se centrifuga o se aplica una capa de inyección de tinta sobre un sustrato.
El problema de los polímeros líquidos es que requieren un disolvente y este puede acabar disolviendo la capa de abajo, si se trata de otro polímero por ejemplo.
Los disolventes también conducen a otros problemas, como el efecto de anillo de café en el que los polímeros tienden a concentrarse en el borde de una gota a medida que se seca.
Hoy, Maria Kandyla de la Universidad Técnica Nacional de Atenas en Grecia y un par de amigos demuestran una forma de solucionar este problema que no depende de los polímeros líquidos. En su lugar, utilizan la ablación con láser para depositar un polímero sólido directamente sobre un sustrato, evitando así los disolventes por completo.
Estos tipos comienzan creando una capa del polímero conductor requerido en una hoja de vidrio o cuarzo. Esto se llama sustrato donante y se elabora de la manera normal, como por ejemplo, revistiendo con líquido y dejándolo secar.
Luego colocan otro sustrato, el sustrato receptor, junto al sustrato donante, frente a la capa de polímero conductor. Sin embargo, las dos capas no se tocan y quedan separadas por un espacio de unos pocos micrómetros.
En el paso final, Kandyla y su equipo disparan un láser a través del sustrato de vidrio que se enfoca en la capa de polímero. Esta breve ráfaga de energía crea una onda de choque que impulsa una pequeña cantidad de polímero sobre el sustrato receptor.
Al mover el sustrato donante y el sustrato receptor, Kandyla y compañía utilizan este proceso para depositar patrones 2D de cualquier forma.
Y debido a que el polímero se transfiere como un sólido, evitan todos los problemas asociados con los solventes.
Kandyla y compañía han probado su proceso imprimiendo circuitos fotovoltaicos de un polímero conductor llamado P3HT: PCBM en varios sustratos.
También han impreso circuitos de detección biológica utilizando un polímero conductor llamado polianilina. Eso es útil porque los solventes pueden interferir con las mediciones biológicas y arruinarlas.
Por supuesto, hay más trabajo por delante. Una preocupación es que la ablación con láser puede alterar la composición química de los polímeros. Kandyla y compañía tendrán que hacer más para demostrar que la técnica produce circuitos de alta calidad de una manera repetible a bajo costo.
Y esta no es la primera vez que los investigadores utilizan la impresión láser para hacer circuitos conductores a partir de materiales orgánicos. Los LED, por ejemplo, ya se han fabricado de esta manera.
Pero el nuevo trabajo amplía la gama de dispositivos que podrían beneficiarse de la técnica. Espere escuchar más sobre esto.
Ref: arxiv.org/abs/1211.3158 : Transferencia directa inducida por láser de polímeros conductores