L’IMB-CNM crea la primera guia pel disseny i la fabricació sostenible de dispositius electrònics impresos

L'interès en la fabricació de dispositius electrònics mitjançant tècniques d'impressió ha anat augmentant en els últims anys degut als avantatges que ofereix respecte a la microfabricació clàssica. Aquests avantatges són una millor relació qualitat-cost, més sostenibilitat, un menor consum d'energia i despesa de materials i uns processos de fabricació més simples. L'Institut de Microelectrònica de Barcelona  (IMB-CNM, CSIC) ha creat una guia per a promoure l'ús de tecnologies impreses.

L'article “Experimental overview for green printed electronics: inks, substrates, and printing techniques”, publicat en la revista Flexible and Printed Electronics, pretén millorar la presa de decisió sobre quina tècnica d'impressió, quina tinta i quin substrat utilitzar per facilitar el treball de la comunitat científica.

L'equip investigador de l’IMB-CNM ha comparat la impressió d'estructures de test optimitzant els paràmetres d'impressió i analitzant els resultats obtinguts. Les variables estudiades són la flexibilitat i propietats elèctriques de les capes impreses, la mullabilitat, la morfologia i l'estabilitat tèrmica dels substrats.

“Creiem que aquest article és important perquè permetrà facilitar i agilitzar el procés de selecció de materials i tècniques per la comunitat”, comenta David Batet, investigador predoctoral de l’IMB-CNM i primer autor de l'article. A més, “pel context de crisi mediambiental en què ens trobem i seguint els Objectius de Desenvolupament Sostenible (ODS) de les Nacions Unides, és rellevant aplicar la sostenibilitat a tots els àmbits de la societat”, agrega i subratlla que “això inclou la fabricació de dispositius electrònics i estendre l'ús d'una electrònica impresa sostenible”.

Les “green printed electronics” consisteixen a utilitzar tècniques d'impressió electrònica conjuntament amb les tintes i substrats més sostenibles en funció del tipus de dispositius electrònics que es vulguin crear, que, amb les tècniques d'impressió actuals, no poden ser inferiors a una micra de grandària. Els dispositius que es poden crear són transistors, sensors amperomètrics, supercondensadors i bateries, antenes i cèl·lules solars, entre altres aplicacions.

Com explica Gemma Gabriel, investigadora de l’IMB-CNM i última autora de l'article, “existeixen moltes aplicacions on els materials i tecnologies electròniques impreses són de gran utilitat”. Entre ells, esmenta la “electrònica wearable”, com els dispositius flexibles i lleugers que poden integrar-se en peces de vestir, accessoris o directament sobre la pell; la “recol·lecció i emmagatzematge d'energia”, com els dispositius de captació d'energia lleugers i flexibles, com a cèl·lules solars i generadors termoelèctrics; i la “Internet de les Coses (IoT)” amb sensors de baix cost i de fàcil implementació en sistemes de llars intel·ligents i automatització industrial.

A més, Gabriel destaca les aplicacions en monitoratge de salut, “amb tècniques no invasives com la detecció de glucosa”, i en monitoratge ambiental, “en sistemes de control de qualitat d'aire i aigua o detecció de contaminants”.

Finançament del Pla de Recuperació, Transformació i Resiliència

Per a la recerca, l'equip ha fet ús de la Unitat 8 de la ICTS NANBIOSIS del CIBER en Bioenginyeria, Biomaterials i Nanomedicina (CIBER-BBN) a l’IMB-CNM-CSIC i de la xarxa MICRONANOFABS, la ICTS de sales blanques de micro i nanofabricació de la qual forma part l’IMB-CNM-CSIC.

La recerca s'ha dut a terme dins dels projectes ECOTRONIC, finançat pel Ministeri de Ciència i Innovació en la convocatòria Reptes d'Innovació 2018, i CEL-SENS, en el marc dels Projectes Estratègics Orientats a la Transició Ecològica i a la Transició Digital finançats pel Ministeri amb fons de la Unió Europea ‘NextGenerationEU'/Pla de Recuperació, Transformació i Resiliència.