Los tradicionales circuitos impresos se han mantenido prácticamente planos y en 2D. Sin embargo, un equipo de investigadores de la Universidad Nacional de Singapur ha dado un gran paso adelante al introducir CHARM3D, una innovadora técnica que permite imprimir circuitos en tres dimensiones. Estos circuitos no solo son tridimensionales, sino que también tienen la capacidad de autorrepararse.
Al optar por una disposición vertical en lugar de la tradicional plana, los componentes pueden apilarse, lo que resulta en dispositivos electrónicos mucho más compactos y estilizados. Esta miniaturización es muy demandada en la actualidad, ya que buscamos dispositivos cada vez más pequeños y eficientes. No obstante, lograr circuitos 3D ha sido un desafío con los métodos existentes como la escritura directa con tinta (DIW). Estas técnicas requieren tintas compuestas especiales, que son viscosas y lentas, y necesitan materiales de soporte.
CHARM3D adopta un enfoque completamente distinto al aprovechar las propiedades únicas de ciertos materiales. Utiliza una aleación metálica llamada metal de Field, compuesta de indio, bismuto y estaño. Esta aleación tiene un punto de fusión muy bajo, alrededor de 62°C, lo que le permite fluir suavemente y solidificarse rápidamente.
Esta combinación única de propiedades permite a CHARM3D imprimir microestructuras metálicas 3D súper suaves y uniformes, con un grosor de entre 100 y 300 micrones, aproximadamente el grosor de unos pocos cabellos humanos. Estas estructuras pueden incluir marcos cúbicos, letras verticales y hélices escalables.
Una característica destacada de estas estructuras impresas es su capacidad de autorrepararse. Si un circuito se raya o deforma, simplemente se calienta por encima del punto de fusión bajo y se resolidifica en su forma original. Esto hace que los circuitos sean mucho más duraderos y, además, reciclables.
Las posibilidades que ofrece CHARM3D son enormes. Según los investigadores, la alta resolución, la rápida impresión (hasta 100 milímetros por segundo) y la capacidad de crear formas 3D complejas lo hacen viable para una variedad de aplicaciones innovadoras.
Uno de los mayores campos de aplicación mencionados por los investigadores es el de la salud. Imaginemos ropa inteligente con sensores impresos en 3D que monitorizan nuestras constantes vitales sin tocar la piel. También podría mejorar la precisión en la imagen médica, como la detección temprana de tumores de cáncer de mama mediante microondas. El equipo ya ha utilizado esta tecnología para crear un sensor de temperatura portátil sin batería, antenas para monitorización de signos vitales inalámbricos y metamateriales para manipular ondas electromagnéticas.
«Al ofrecer un enfoque más rápido y sencillo para la impresión metálica 3D como solución para la fabricación de circuitos electrónicos avanzados, CHARM3D tiene un inmenso potencial para la producción a escala industrial y la adopción generalizada de circuitos electrónicos 3D intrincados», comentó Benjamin Tee, profesor asociado de la universidad que lideró la investigación.
A pesar de los avances, aún queda trabajo por delante para los investigadores. Esperan aplicar CHARM3D a otros metales y diversas aplicaciones estructurales. El equipo también está explorando vías de comercialización para llevar esta técnica a una adopción industrial más amplia. Los detalles completos de la investigación se pueden encontrar en el artículo publicado en Nature.
