Proceso de fabricación de tinta electrónica estable de alta viscosidad al dispersar partículas de galio de micro de tamaño en una matriz de polímero (izquierda). Proceso de impresión de circuitos de gran área de alta resolución a través de sinterización química controlada por pH (derecha). Crédito: El Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea (KAIST)
La electrónica de rigidez variable está a la vanguardia de la tecnología adaptativa, ofreciendo la capacidad de que un solo dispositivo transique entre modos rígidos y suaves dependiendo de su caso de uso. Gallium, un metal conocido por su alto contraste de rigidez entre los estados sólidos y líquidos, es un candidato prometedor para tales aplicaciones. Sin embargo, su uso se ha visto obstaculizado por desafíos que incluyen alta tensión superficial, baja viscosidad y transiciones de fase indeseables durante la fabricación.
Un equipo de investigadores de la Kaist y la Universidad Nacional de Seúl ahora ha desarrollado una tinta electrónica que permite la impresión de temperatura ambiente de circuitos de rigidez variable capaces de cambiar entre modos rígidos y suaves. Este avance marca un salto significativo hacia dispositivos portátiles, implantables y robóticos de próxima generación.
El equipo dirigido por el profesor Jae-Woong Jeong de la Escuela de Ingeniería Eléctrica de Kaist, el Profesor Seongjun Park de la especialidad de atención médica digital de la Universidad Nacional de Seúl, y el profesor Steve Park del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales en Kaist publicó su trabajo en avances científicos.
La nueva tinta combina viscosidad imprimible con una excelente conductividad eléctrica, lo que permite la creación de circuitos multicapa complejos de alta resolución comparables a las placas de circuitos impresos comerciales (PCB). Estos circuitos pueden cambiar dinámicamente la rigidez en respuesta a la temperatura, presentando nuevas oportunidades para electrónica multifuncional, tecnologías médicas y robótica.
La electrónica convencional generalmente tiene factores de forma fijos, ya sea rígido para la durabilidad o suave para la deseabilidad. Los dispositivos rígidos como los teléfonos inteligentes y las computadoras portátiles ofrecen un rendimiento robusto, pero son incómodos cuando se usan, mientras que los electrónicos suaves son más cómodos pero carecen de un manejo preciso. A medida que la demanda crece para los dispositivos que pueden adaptar su rigidez al contexto, la electrónica de rigidez variable se está volviendo cada vez más importante.
Para abordar este desafío, los investigadores se centraron en el galio, que se derrite justo por debajo de la temperatura corporal. El galio sólido es bastante rígido, mientras que su forma líquida es fluida y suave. A pesar de su potencial, el uso de Gallium en la impresión electrónica ha estado limitado por su alta tensión superficial e inestabilidad cuando se derrite.
El equipo desarrolló un proceso de impresión de tinta de metal líquido controlado por pH. Al dispersar las partículas de galio de micro de tamaño en una matriz de poliuretano hidrofílica usando un disolvente neutro (dimetil sulfóxido o DMSO), crearon una tinta estable de alta viscosidad adecuada para la impresión de precisión. Durante el calentamiento posterior a la impresión, el DMSO se descompone para formar un ambiente ácido, que elimina la capa de óxido en las partículas de galio. Esto desencadena las partículas para que se unan en redes conductivas eléctricamente con propiedades mecánicas sintonizables.
Los circuitos impresos resultantes exhiben tamaños de características finas (~ 50 μm), alta conductividad (2.27 × 10⁶ S/M) y una relación de modulación de rigidez de hasta 1,465, manteniendo el material para cambiar de rigidez de plástico a suavidad de goma. Además, la tinta es compatible con las técnicas de impresión convencionales, como la impresión de pantalla y el recubrimiento de inmersión, que admite la fabricación de dispositivos grandes y de área 3D.
El equipo demostró esta tecnología desarrollando un dispositivo multifuncional que funciona como un dispositivo electrónico portátil rígido en condiciones normales, pero se transforma en un dispositivo de atención médica portátil suave cuando está conectado al cuerpo. También crearon una sonda neuronal que permanece rígida durante la inserción quirúrgica para un posicionamiento preciso, pero se suaviza una vez dentro del tejido cerebral para reducir la inflamación, lo que ilumina su potencial para implantes biomédicos.
“El logro central de esta investigación radica en superar los desafíos de larga data de la impresión de metales líquidos a través de nuestra tecnología innovadora”, dijo el profesor Jeong. “Al controlar la acidez de la tinta, pudimos conectar eléctrica y mecánicamente las partículas de galio impresas, permitiendo la fabricación de temperatura ambiente de los circuitos de alta resolución y de área grande con rigidez sintonizable. Esto abre nuevas posibilidades para futuros electrónicos personales, dispositivos médicos y robóticos personales”.
Más información: Simok Lee et al, tinta de metal de cambio de fase con sinterización química controlada por pH para fabricación versátil y escalable de electrónica de rigidez variable, avances científicos (2025). Doi: 10.1126/sciadv.adv4921
Proporcionado por el Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea (KAIST)
Cita: la tinta electrónica permite la impresión de la temperatura ambiente de los circuitos capaces de cambiar entre modos rígidos y suaves (2025, 4 de junio) Recuperado el 4 de junio de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-06-ectronic-ink-enables-nables-roables-omperature.html
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