Futuros ordenadores de papel, impresos con tinta de plata

Los investigadores Steve Hodges, de Microsoft Research‎ (Reino Unido) y Yoshihiro Kawahara‎ (de la Universidad de Tokio en Japón) han encontrado la manera de imprimir circuitos electrónicos en papel, con una impresora de inyección ordinaria, aunque cargada con una tinta especial que contiene nanopartículas de plata, publica la revista Newscientist.

El pasado mes de septiembre, Kawahara mostró el sensor basado en papel que han fabricado, en la conferencia Ubicomp celebrada en Zúrich, Suiza, un encuentro en el que se dan a conocer los últimos avances en computación ubicua o pervasiva, una rama de la computación cuyo objetivo es la integración de la informática en el entorno de las personas, de forma que los ordenadores no se perciban como objetos diferenciados.

Para los científicos, este sistema de inyección de tinta para la fabricación de circuitos es perfecto en el contexto de una industria electrónica en continuo cambio, porque permitirá a los diseñadores probar los circuitos con sólo imprimirlos y tirar todos aquéllos que no funcionen, con menos gastos de lo habitual.

Asimismo, Kawahara y Hodges consideran que el mecanismo complementaría las posibilidades que otorgan las impresoras 3D, que pueden fabricar las carcasas de cualquier aparato pero no los circuitos que van en su interior, pues esta tecnología aún no ha alcanzado el nivel de sofisticación necesaria para este otro tipo de impresiones.

En general señalan que el sistema es adecuado para sistemas electrónicos baratos y desechables, como sensores, antenas y dispositivos de almacenamiento de energía; que resulta ideal para la fabricación de pequeñas cantidades y en poco tiempo; y que es compatible con diversos mecanismos de impresión industriales, por lo que hace sencillo modificar el nivel de producción.

El secreto está en la tinta

La tinta utilizada por el equipo de Kawahara es una suspensión de plata recientemente desarrollada por Mitsubishi Paper Mill, el fabricante de papel de impresión líder en Japón.

Kawahara experimentó con ella en una impresora de 60 euros, y descubrió que funcionaba bien con un papel de la calidad del de las fotografías.

La tinta no necesita sinterización (calor) para liberar la plata; y el tamaño de sus partículas, la viscosidad y su tensión superficial (cantidad de energía necesaria para aumentar su superficie por unidad de área) resultaron los adecuados para lograr depositar las marcas de plata de los conductores en el papel.

En la web de Mitsubishi Paper Mill se explica además sobre esta tinta que es de fácil manejo y ecológica, acuosa, y que contiene nanopartículas uniformemente dispersas, de un diámetro aproximado de 20 nanómetros. Asimismo, es compatible con diversos mecanismos de impresión industriales y, por tanto, fácil de probar con cualquier impresora casera.

La pega es que no puede usarse con otros sustratos, como cristal, tarjetas de circuitos impresos (PCB) o películas de poliimida, porque con éstos no se adhiere igual de bien y no proporciona la conductividad necesaria.

Imprimir incluso un teléfono móvil

Para convertir una simple impresión en papel con tinta de plata en un circuito funcional, los investigadores utilizaron un adhesivo conductor. Con él pegaron los componentes impresos necesarios para el funcionamiento del conductor, como resistores (que introducen la resistencia eléctrica) y condensadores (que almacenan la energía). Evitaron así la soldadura, que puede quemar el papel.

El sensor imprimido presentado en Ubicomp fue un higrómetro, usado en plantas para la detección de la humedad. Cuenta con un circuito que registra la humedad del suelo y otro que transmite estos registros a través de una antena wi-fi también impresa. Pero Kawahara y Hodge han imprimido con tinta de plata otros circuitos más complejos, con microprocesadores y conectores de chips de memoria.

Según ellos, el sistema podría usarse en un futuro incluso para crear ordenadores basados en papel, que seguirían funcionando aunque se les rompan pequeñas piezas. En última instancia, Kawahara cree que el método permitirá “fabricar teléfonos móviles” con sólo darle a la tecla de “imprimir”.

Referencia bibliográfica:

Yoshihiro Kawahara, Steve Hodges, Benjamin S. Cook, Cheng Zhang, Gregory D. Abowd. Instant inkjet circuits: lab-based inkjet printing to support rapid prototyping of UbiComp devices. Proceedings of the 2013 ACM international joint conference on Pervasive and ubiquitous computing (2013).