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RFID de nanotubos: ¿mejores códigos de barras?
Las etiquetas de identificación por radiofrecuencia (RFID) han facilitado el pago de peajes y tarifas de transporte público. Pero las etiquetas, que están hechas de silicona, siguen siendo demasiado caras para reemplazar los códigos de barras ubicuos para acelerar de manera similar las líneas de pago de las tiendas de comestibles al escanear de forma remota un producto mientras aún está en la canasta.
Enrollar: Las etiquetas RFID de plástico impresas con un proceso de rollo a rollo podrían reemplazar los códigos de barras si los desarrolladores pueden reducir el precio a un centavo o menos.
Las etiquetas RFID de plástico baratas pronto podrían cambiar eso. Investigadores en Sunchon, Corea del Sur, han impreso circuitos RFID en películas plásticas utilizando una combinación de métodos industriales: impresión de rollo a rollo, impresión de chorro de tinta y estampado de caucho de silicona. Utilizan tintas que contienen varios materiales (plata, nanotubos de carbono y un híbrido de nanopartículas y polímero) para depositar los componentes del circuito, como condensadores y transistores, capa por capa.
Gyoujin Cho, profesor de ingeniería electrónica impresa en Universidad Nacional de Sunchon , quien dirigió el trabajo, estima que las etiquetas cuestan tres centavos cada una. Para reemplazar los códigos de barras, las etiquetas RFID deberán costar un centavo o menos. Pero Cho dice que esto debería ser posible si todas las capas de una etiqueta se pueden depositar con un proceso de rollo a rollo. Una versión del prototipo actual que es capaz de almacenar cantidades útiles de datos debería estar en el mercado a finales de este año, dice.
Las nuevas etiquetas RFID serán el primer producto en utilizar transistores impresos hechos de nanotubos de carbono. Los investigadores han estado desarrollando tintas de nanotubos durante una década, pero el único producto electrónico de nanotubos en el mercado hasta ahora es una película para electrodos de visualización. Rick Jansen en el fabricante de tintas de nanotubos de carbono Nanotecnologías del sudoeste dice que las tintas de nanotubos de buena calidad que son lo suficientemente uniformes y viscosas para imprimir han sido costosas de producir.
La fabricación de transistores con tinta de nanotubos también es difícil porque las mezclas suelen ser dos tercios semiconductores y un tercio metálicas, y el componente metálico hace que la mezcla sea conductora en general. Cho y los investigadores de Paru Corporation en Sunchon han patentado un proceso simple para hacer semiconductoras tintas de nanotubos. Recubren los tubos metálicos en la solución con un polímero. Los agitas con ciertos polímeros, los envuelves y simplemente los dejas adentro, dice el profesor de química de la Universidad de Rice. Gira de James , quien también participó en el nuevo trabajo.
Los transistores resultantes son grandes y no funcionan a la par con los dispositivos de silicio. Pero, dice Tour, las etiquetas RFID son una aplicación perfecta para ellos porque solo necesita un puñado de bits.
Hacer matrices de transistores que controlen los píxeles en una pantalla flexible con tinta de nanotubos sería más desafiante. Con las pantallas se necesitan mejores transistores, dice. Podemos imprimir pequeños transistores con tintas de nanotubos de carbono, pero imprimir una gran cantidad de ellos con una buena alineación es difícil. Sin embargo, dice Cho, el equipo coreano está trabajando para hacer circuitos de control de pantalla con sus transistores de nanotubos.
Las etiquetas RFID pasivas, que se utilizan para rastrear objetos, están compuestas por dos partes principales: un circuito integrado de silicio y una antena que generalmente está hecha de cobre sólido o tinta plateada imprimible. La bobina de la antena captura energía CA de la señal de radiofrecuencia del lector y la energía CA se convierte en energía CC en un circuito rectificador. Otro circuito usa esta potencia para generar las señales que se transmiten al lector, transmitiendo la información almacenada en la etiqueta.
Cho y sus colegas comienzan utilizando un proceso de rollo a rollo para depositar las bobinas de la antena, una capa de electrodo inferior de tinta plateada y una capa aislante posterior, una tinta híbrida de nanopartículas y polímero de titanato de bario. A continuación, colocaron capas de tintas de nanotubos de carbono utilizando una impresora de inyección de tinta para fabricar los transistores del circuito. Finalmente, usan un sello de caucho de silicona para imprimir los capacitores y diodos necesarios para hacer el circuito rectificador de la etiqueta RFID. Usan una tinta de nanocables de óxido de zinc dopado con cobalto para hacer la capa semiconductora en el diodo y pasta de aluminio para los electrodos superiores. Los investigadores describen su proceso en el Número de marzo de la revista Transacciones IEEE en dispositivos electrónicos .
La etiqueta terminada es tres veces el tamaño de un código de barras estándar y almacena solo un bit de información, un 1 o un 0, por lo que solo puede dar una respuesta de sí o no al lector. Cho dice que una etiqueta de 64 bits debería estar disponible en el mercado el próximo año. El objetivo final es una etiqueta de 96 bits para reemplazar los códigos de barras.
El impacto real sería si pueden competir en precio, dice Pulickel Ajayan , profesora de ingeniería mecánica y ciencia de los materiales en Rice que no participó en el trabajo. Ésa es una de las razones por las que los nanotubos pueden entrar en juego. Es un proceso de rollo a rollo, lo que hace que sea factible ingresar al mercado.
Mejorar la resolución y la precisión de la impresora de rollo a rollo debería dar lugar a etiquetas más pequeñas que lleven más información, dice Cho. Pero también necesitan mejorar el circuito para que emita señales de mayor potencia. El lector solo trabaja a una distancia de hasta 10 centímetros en este momento, todavía no lo suficiente para trabajar en una línea de caja.