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Una barrera nanotecnológica impermeabiliza dispositivos electrónicos plásticos

Una barrera nanotecnológica impermeabiliza dispositivos electrónicos plásticos

Ingenieros del Institute of Materials Research Engineering (IMRE), en Singapur, han desarrollado una nueva manera para proteger dispositivos electrónicos contra la humedad. Esta protección, en forma de una película nanotecnológica, es 1.000 veces más impermeable al vapor de agua que otras técnicas usadas hasta ahora. Según sus creadores, esta nueva tecnología será muy útil particularmente para dispositivos delicados basados en la electrónica orgánica, como células solares o pantallas flexibles, que usan para su protección películas muy sofisticas y caras, pero que terminan por degradarse debido a la influencia de la humedad, del vapor de agua y el oxígeno. La propuesta del IMRE promete alargar la vida útil de estos dispositivos electrónicos. Por Raúl Morales.

Una barrera nanotecnológica impermeabiliza dispositivos electrónicos plásticos

Un grupo de ingenieros del IMRE, en Singapur, han desarrollado una película 1.000 veces más impermeable que cualquier otra tecnología disponible hasta ahora. Tiene la potencialidad de proteger de la humedad dispositivos sensibles como diodos orgánicos de emisión de luz (OLEDs) o células fotoeléctricas.

Esta película patentada es la barrera más eficaz vista hasta el momento contra el vapor de agua. Ya ha sido testada en el Centre for Process Innovation del Reino Unido. En estas pruebas, se ha demostrado que es 1.000 veces más impermeable a la humedad que otras tecnologías existentes. Utilizándola, pues, se puede alargar la vida útil de dispositivos basados en la electrónica orgánica, como las células fotoeléctricas o pantallas flexibles que usan para su fabricación películas, cuyos materiales orgánicos se deterioran muy fácilmente con el vapor de agua y el oxígeno.

Según sus creadores, la nueva tecnología es una “bendición” para la floreciente industria de los productos electrónicos plásticos, que proporcionan artículos flexibles, ligeros y baratos a los consumidores, como células fotoeléctricas, sensores de presión o etiquetas identificativas, de un modo impensable para los productos electrónicos basados en el silicio.

La industria mundial de la electrónica plástica crecerá hasta los 23.000 millones dólares en los próximos cinco años. La electrónica plástica también se denomina orgánica, ya que los polímeros (macromoléculas, generalmente orgánicas, formadas por la unión de moléculas más pequeñas llamadas monómeros) y las pequeñas moléculas en la que se fundamenta están basados en el carbono, como las moléculas de las cosas vivas.

Materiales orgánicos

El funcionamiento de las células solares o las OLEDs es muy sensible a la humedad porque las moléculas de vapor de agua y oxígeno se terminan filtrando con el tiempo y pasan la capa de plástico que protege los materiales orgánicos que son el núcleo de estos productos, dañándolos.

Las películas protectoras de los productos basados en electrónica plástica que se comercializan en la actualidad para tal fin tienen un índice de transmisión de vapor de agua de una milésima parte de un gramo por metro cuadrado y día en unas condiciones de 25 grados centígrados y un 90% de humedad relativa. La protección ideal para la correcta protección de estos materiales orgánicos es la millonésima parte de un gramo por metro cuadrado y día.

Estos porcentajes eran inalcanzables hasta ahora debido al “efecto poro” que sufren las películas fabricadas con sustratos plásticos. Este “efecto poro” se debe, a su vez, a agujeritos y grietas que habitualmente terminan saliendo en dichos sustratos. Hasta ahora, la industria trataba de neutralizar estos defectos cubriendo el plástico con capas alternas de materiales orgánicos e inorgánicos.

Medidores de humedad

El IMRE ha usado nanopartículas para evitar el “efecto poro”. Según sus creadores, las nanopartículas tienen dos funciones. Por un lado, reparar los defectos de las películas de plástico y, por otro, retener la humedad y el oxígeno. El resultado es una barrera que supera los requerimientos para una correcta protección de los productos basados en la electrónica orgánica, es decir, la milmillonésima parte de un gramo por metro cuadrado y día.

“Con un nivel de protección que sobrepasa los requerimientos ideales para estas películas, los fabricantes tienen ahora la oportunidad de extender la vida útil de los productos electrónicos plásticos”, comenta Senthil Ramdas, investigador principal del proyecto, en un comunicado.pdf.

Un escollo para desarrollar estas barreras ha sido cómo hacer las mediciones de humedad para conocer con exactitud si éstas hacían bien o no su trabajo. El IMRE también ha desarrollado un sistema de medición de la humedad altamente sensible. Este sistema ya ha sido implementado en varios proyectos industriales.

El siguiente paso del equipo de investigación es iniciar las conversaciones con fabricantes de pantallas flexibles o células fotovoltaicas para la cualificación de la barrera.

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