Un equipo de investigadores del MIT ha dado un paso significativo hacia la fabricación de dispositivos electrónicos activos completamente impresos en 3D. Estos componentes, esenciales para controlar señales eléctricas, suelen incluir dispositivos semiconductores que requieren entornos de producción especializados. Durante la pandemia de Covid-19, la escasez de instalaciones de fabricación de semiconductores contribuyó a una crisis global de electrónica, aumentando los costos y afectando diversos sectores.
Los investigadores del MIT han logrado imprimir en 3D fusibles rearmables, componentes clave de la electrónica activa que generalmente dependen de semiconductores. Utilizando hardware estándar de impresión 3D y un material biodegradable económico, han creado dispositivos que realizan funciones de conmutación similares a los transistores basados en semiconductores. Aunque aún no alcanzan el rendimiento de los transistores de silicio, estos dispositivos impresos podrían usarse para operaciones de control básicas, como regular la velocidad de un motor eléctrico.
El proyecto surgió de experimentos previos con bobinas magnéticas, donde observaron un fenómeno interesante en un filamento polimérico dopado con nanopartículas de cobre. Este material mostró un aumento significativo en la resistencia al pasar una corriente eléctrica, regresando a su nivel original al cesar el flujo. Este comportamiento permite crear transistores que operan como interruptores, una función típicamente asociada con el silicio.
A pesar de no encontrar otro material imprimible que replicara este fenómeno, los investigadores creen que las partículas de cobre se dispersan al calentarse, aumentando la resistencia, y se reagrupan al enfriarse. Además, el material polimérico cambia de cristalino a amorfo con el calor, un fenómeno conocido como coeficiente de temperatura positivo polimérico. Esta tecnología podría democratizar la creación de hardware inteligente, permitiendo la fabricación de dispositivos electrónicos lejos de los centros de producción tradicionales.
El equipo del MIT ha utilizado este fenómeno para imprimir interruptores en un solo paso, formando puertas lógicas sin semiconductores. Aunque estos dispositivos no igualan el rendimiento de los transistores de silicio, son adecuados para funciones de control simples. Además, el proceso utiliza menos energía y produce menos residuos, empleando un material biodegradable que podría doparse con otras partículas para añadir funcionalidades.
En el futuro, los investigadores planean utilizar esta tecnología para imprimir electrónica completamente funcional, como motores magnéticos, y mejorar el proceso para construir circuitos más complejos. Este avance podría permitir la impresión 3D de mecatrónica bajo demanda, incluso a bordo de naves espaciales.
