Ensayo de Quimica. Polímeros

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Introducción

A lo largo de la historia de la humanidad, los materiales han demostrado ser un punto clave para nuestra evolución, siendo estos, transformados de maneras ingeniosas para cumplir con una función en específico y así mismo facilitar la vida del ser humano y mejorar su estilo de vida. Hablaremos de la importancia de los polímeros y cerámicas en el campo de la ingeniería, más en especifico en el área de Comunicaciones y Electrónica.

Polímeros; este vocabulario en su etimología procede del griego «πολυμερης» (polymerēs)  que quiere decir compuesto de varias partes; de «πολυ» (poly) mucho, abundancia y «μερος» (meros) parte. Consiste en una unidad estructural repetida muchas veces. Imaginemos un eslabón que representa a la unidad y ese eslabón unido a otro, y este a otro  eslabón diferente; el resultado es una cadena, en este caso la cadena representa un polímero. Y.. ¿cuál es una de las cadenas más importantes en la naturaleza? Nuestro DNA, los que nos da nuestras características más especificas y peculiares ¡Es un polímero! Pero en esta ocasión nos concentraremos un poco mas en el uso de la comunicación y electrónica. Que es el uso de los plásticos.

¿Plástico? Desde los años 50' nuestra sociedad ha crecido moldeando la industria de los polímeros y ellos poco a poco se han ido volviendo parte de nuestra forma de vida. En la actualidad palabras como poliestireno, polietileno, cloruro de polivinilo, poliamidas, polimetilmetacrilato, PET, etc. se nos han hecho más y más familiares. Así también, los polímeros se han ido involucrando en todo tipo de sociedades, tanto industriales como agrícolas y es por ello que su utilidad ha tomado miles de formas, podemos envasar, vestir y hasta jugar con estos materiales.

Polímeros

Los polímeros son moléculas de gran tamaño, constituidas por “eslabones” orgánicos denominados monómeros, unidos mediante enlaces covalentes. Estas moléculas orgánicas son las que constituyen los materiales plásticos que conocemos y también los tejidos de los seres vivos (piel, músculos, tela de araña, seda, etc.).

Existen dos tipos de polímeros: Polímeros naturales y polímeros sintéticos, los polímeros sintéticos se producen mediante un proceso denominado polimerización. En este proceso se produce la reacción de miles de monómeros que pasan a formar parte de una larga cadena macro molecular.Existen dos tipos de polimerización: de adición o crecimiento de cadena y de condensación o crecimiento por paso.

Para producir polímeros a escala industrial las materias primas básicas empleadas son gas natural, carbón, y petróleo. El proceso químico de la polimerización es complejo y diverso; el ingeniero químico es quien se destaca en el control de este proceso.

En el campo de la tecnología, comprender y analizar cómo funcionan los polímeros y sus derivados es fundamental. Aplicando los distintos usos de los polímeros, se contribuye a que el avance de la tecnología sea mucho más rápido y se pueda extender alrededor del mundo de forma más sencilla. Gracias a que ayudan a producir artículos más económicos y a su gran versatilidad, desde un simple vaso de plástico hasta un smartphone o vehículo deportivo, los polímeros se encuentran presentes en nuestro día a día y sería difícil imaginar la vida y los procesos industriales sin ellos.

Parte de los polímeros utilizados en la electrónica son aislantes, y se utilizan en forma de lámina rígida, como sustrato de circuitos impresos, flexibles y módulos multichip (MCM), etc. A continuación se muestran algunos ejemplos:

Circuitos realizados con tintas polímeros.

Para realizar circuitos se utilizan tres tipos de pastas polímeras: conductoras, resistivas y dieléctrico. El proceso de fabricación de un circuito multicapa con tintas polímeras es aditivo, se serigrafía (imprime) la tinta que formará el conductor, las capas de conductor se separarán con capas de dieléctrico, y finalmente se serigrafía las resistencias integradas en el circuito.

Circuitos impresos rígidos y flexibles

Las principales aplicaciones de las PTF son:

teclados sobre sustratos rígidos y flexibles, interruptores, potenciómetros, paneles de coches con tintas polímeras luminiscentes, así como la realización de resistencias integradas en el sustrato para aumentar la densidad y abaratar los circuitos.

Circuitos multichip

Los polímeros son el sustrato y dieléctrico de varios tipos de circuitos MCM-L y MCM-D, además de utilizarse, como en cualquier otro tipo de circuito, para el montaje de chips y componentes.

Encapsulados para chips

Los polímeros se utilizan en forma de gel, silicona o epoxy, como relleno de encapsulados no herméticos, para hacer encapsulados moldeados, y para protección de chips conectados con También se utilizan polímeros para el relleno del espacio entre el sustrato y los BGA (Ball Grid Array), o flip-chip. El montaje del chip con tecnología flip-chip se consigue con la creación de protuberancias sobre los pads del chip, al que se da la vuelta y se conectan las protuberancias al circuito. 

Conexión de Chips

Como adhesivos aislantes o conductores, enforma de pasta o película cortada al tamaño del chip, permiten pegar los chips al sustrato, haciendo de interfaz mecánico y eléctrico entre los dos materiales.

Los nuevos adhesivos termoplásticos con estructura lineal, y bajo módulo de elasticidad (blandos), permiten la reparación de chips, y su

flexibilidad mejora aún más el estrés mecánico entre chip y sustrato.

Dispositivos ópticos

Con la llegada de la fibra óptica en las telecomunicaciones en los años de 1970, las aplicaciones prácticas para dispositivos ópticos que operan sobre la base de efectos electro-ópticos se convirtieron en un objetivo muy serio. Además de materiales inorgánicos muchos materiales polimétricos han encontrado un uso en una variedad de configuraciones de los dispositivos. Pueden funcionar como filtros de longitud de onda de Bragg sintonizables, moduladores de amplio ancho de banda para telecomunicaciones, moduladores para sensado en 3D, transductores de señales electro-ópticas, conmutadores en redes ópticas y  controladores de fase para radiofrecuencia, señales ópticas, etc.

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