Los investigadores han incorporado con éxito circuitos electrónicos lavables, elásticos y transpirables al tejido, abriendo nuevas posibilidades para los textiles inteligentes y la electrónica vestible.
Los circuitos se hicieron con tintas baratas, seguras y respetuosas con el medio ambiente, y se imprimieron utilizando técnicas convencionales de impresión por chorro de tinta.
Los investigadores, de la Universidad de Cambridge, en colaboración con colegas de Italia y China, han demostrado cómo el grafeno -una forma bidimensional del carbono- puede imprimirse directamente sobre tela para producir circuitos electrónicos integrados cómodos de llevar y capaces de sobrevivir hasta 20 ciclos en una lavadora normal.
Los nuevos dispositivos electrónicos textiles se basan en la impresión por chorro de tinta de bajo coste, sostenible y escalable, de tintas basadas en grafeno y otros materiales bidimensionales, y se producen mediante técnicas de procesamiento estándar. Los resultados se publican en la revista Nature Communications.
Basándose en trabajos anteriores sobre la formulación de tintas de grafeno para electrónica impresa, el equipo diseñó tintas de bajo punto de ebullición, que se imprimieron directamente sobre tejido de poliéster. Además, descubrieron que la modificación de la rugosidad del tejido mejoraba el rendimiento de los dispositivos impresos.
La versatilidad de este proceso permitió a los investigadores diseñar no sólo transistores individuales, sino circuitos electrónicos integrados totalmente impresos que combinan componentes activos y pasivos.
La mayoría de los dispositivos electrónicos vestibles disponibles actualmente se basan en componentes electrónicos rígidos montados sobre plástico, goma o tejidos. Éstos ofrecen una compatibilidad limitada con la piel en muchas circunstancias, se estropean al lavarlos y son incómodos de llevar porque no son transpirables.
«Otras tintas para electrónica impresa requieren normalmente disolventes tóxicos y no son adecuadas para llevarlas puestas, mientras que nuestras tintas son baratas, seguras y respetuosas con el medio ambiente, y pueden combinarse para crear circuitos electrónicos simplemente imprimiendo diferentes materiales bidimensionales en el tejido», afirma la Dra. Felice Torrisi, del Centro de Grafeno de Cambridge, autora principal del artículo.
«La impresión digital textil existe desde hace décadas para imprimir simples colorantes sobre tejidos, pero nuestro resultado demuestra por primera vez que esa tecnología también puede utilizarse para imprimir circuitos electrónicos integrados completos sobre tejidos», afirma el coautor, el profesor Roman Sordan, del Politécnico de Milán.
«Aunque demostramos circuitos integrados muy sencillos, nuestro proceso es escalable y no existen obstáculos fundamentales para el desarrollo tecnológico de dispositivos electrónicos vestibles, tanto en lo que respecta a su complejidad como a sus prestaciones.»
«Los componentes impresos son flexibles, lavables y requieren poca energía, requisitos esenciales para las aplicaciones en electrónica vestible», afirma el estudiante de doctorado Tian Carey, primer autor del artículo.
El trabajo abre una serie de oportunidades comerciales para las tintas de materiales bidimensionales, que van desde la tecnología de la salud y el bienestar personales, a la recolección y almacenamiento de energía portátil, las prendas militares, la informática portátil y la moda.
«Convertir las fibras textiles en componentes electrónicos funcionales puede abrirse a un conjunto totalmente nuevo de aplicaciones, desde la sanidad y el bienestar hasta el Internet de las Cosas», afirma Torrisi. «Gracias a la nanotecnología, en el futuro nuestra ropa podría incorporar estos componentes electrónicos basados en textiles, como pantallas o sensores, y volverse interactiva».
El uso de grafeno y otras tintas de materiales 2D relacionados (GRM) para crear componentes y dispositivos electrónicos integrados en tejidos y textiles innovadores está en el centro de los nuevos avances técnicos de la industria textil inteligente.
Los equipos del Cambridge Graphene Centre y del Politécnico de Milán también participan en el Graphene Flagship, un proyecto paneuropeo financiado por la CE dedicado a llevar las tecnologías del grafeno y la GRM a las aplicaciones comerciales.
La investigación ha contado con subvenciones de Graphene Flagship, la Beca Sinergia del Consejo Europeo de Investigación, el Consejo de Investigación en Ingeniería y Ciencias Físicas, The Newton Trust, la Beca Internacional de Investigación de la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China y el Ministerio de Ciencia y Tecnología de China. La tecnología está siendo comercializada por Cambridge Enterprise, la rama de comercialización de la Universidad.
Fuente de la historia: Materiales proporcionados por Universidad de Cambridge. La historia original está bajo una Licencia Creative Commons.