Las placas de circuito impreso tradicionales casi siempre son planas y bidimensionales. Pero un equipo de investigación de la Universidad Nacional de Singapur ha llevado la impresión de circuitos a la tercera dimensión utilizando una nueva tecnología inteligente llamada CHARM3D. No sólo son tridimensionales, estos circuitos impresos también son autorreparables.
Al apilarse verticalmente en lugar de plano, los componentes se pueden apilar, lo que significa que nuestros dispositivos electrónicos ocupan un espacio mucho más pequeño, y hoy en día todos queremos que nuestros dispositivos sean más pequeños y elegantes. Pero para realizar circuitos tridimensionales, los métodos existentes, como la escritura directa con tinta (DIW), suponen un desafío. Estas tecnologías utilizan tintas compuestas especiales, requieren materiales auxiliares, son muy viscosas y lentas.
CHARM3D adopta un enfoque completamente diferente, aprovechando algunas propiedades inteligentes del material. Utiliza una aleación de metal llamada metal de Field hecha de indio, bismuto y estaño. Esta aleación tiene un punto de fusión muy bajo de aproximadamente 62 °C, fluye suavemente y se autosolidifica rápidamente.
La combinación única de estas propiedades ayuda a CHARM a imprimir en 3D microestructuras metálicas tridimensionales uniformes y ultrasuaves con un ancho de entre 100 y 300 micrones, que es tan fino como unos pocos pelos. Las estructuras también incluyen marcos cúbicos, letras verticales y espirales retráctiles.
La estructura impresa también puede reparar los daños por sí sola. Si los circuitos se rayan o deforman, simplemente caliéntelos más allá de su punto de fusión bajo y se solidificarán nuevamente a su forma original. Esto hace que el circuito sea más duradero e incluso reciclable.
Las posibilidades aquí son enormes. Como mencionaron los investigadores, la alta resolución, la impresión rápida (hasta 100 milímetros por segundo) y la capacidad de crear formas 3D complejas lo hacen útil para todo tipo de cosas interesantes.
Quizás la aplicación más importante observada por los investigadores sea la atención sanitaria. Imagínese usar ropa inteligente con sensores impresos en 3D que puedan monitorear sus signos vitales sin tocar su piel. También podría conducir a imágenes médicas más precisas, como la detección temprana de tumores de cáncer de mama mediante microondas. El equipo ha utilizado la tecnología para crear sensores de temperatura portátiles y sin batería, antenas para el monitoreo inalámbrico de signos vitales y metamateriales para manipular ondas electromagnéticas.
Benjamin Tee, profesor asociado de la universidad que dirigió la investigación, dijo: "CHARM3D proporciona un método de impresión de metal tridimensional más rápido y simple. Como solución para la fabricación de circuitos electrónicos avanzados, trae grandes esperanzas para la producción industrial y la adopción generalizada de circuitos electrónicos tridimensionales complejos".
Por supuesto, los investigadores todavía tienen mucho trabajo por hacer. Esperan aplicar CHARM3D a una variedad de otras aplicaciones estructurales y metálicas. El equipo de investigación también está explorando vías de comercialización para llevar la tecnología a un uso industrial más amplio. Puede encontrar el estudio completo en un artículo publicado en la revista Nature.