Manufactura Flexible

UNIVERSIDAD POLITECNICA DE URUAPAN

Introducción A Manufactura

“Manufactura Flexible”

04/11/2013

Leonardo Martinez Estrada – Marcos Ruben Chavez Isaias – Brayant Mondragon

Introducción

La electrónica flexible es un tema muy revolucionario en la cuestión tecnológica ya que apenas se encuentra en fase de investigación y actualmente se plantean muchos usos que se le pueden dar. Cabe mencionar que todo parte del descubrimiento de un material muy especial: el grafeno del cual gracias a sus propiedades físicas-químicas se puede acoplar para su uso en electrónica y tecnología así como en la medicina y muchas otras aplicaciones.

Electrónica flexible

La electrónica flexible, también conocida como circuitos flexibles , es una tecnología para el montaje de circuitos electrónicos mediante el montaje de los dispositivos electrónicos en sustratos de plástico flexibles, tales como poliimida, PEEK o película conductora de poliéster transparente. Además, los circuitos flexibles pueden ser circuitos de plata serigrafiados en poliéster.

Los conjuntos electrónicos flexibles pueden ser fabricados usando componentes idénticos a los utilizados para los rígidos en placas de circuito impreso, permitiendo que la placa se ajuste a una forma deseada o se flexione durante su uso. Estos circuitos impresos flexibles (CIF) se hacen con una tecnología de fotolitografía. Una forma alternativa de hacer circuitos de lámina flexible ocables planos flexibles (FFC) consiste en laminar tiras de cobre muy delgadas (0,07 mm) en medio de dos capas de PET. Estas capas de PET, típicamente de 0,05 mm de espesor, están recubiertas con un adhesivo que es termoestable y que se activa durante el proceso de laminación.

Grafeno

El grafeno es una sustancia formada por carbono puro, con átomos dispuestos en un patrón regular hexagonal similar al grafito, pero en una hoja de un átomo de espesor. Es muy ligero, una lámina de 1 metro cuadrado pesa tan sólo 0,77 miligramos.

Es un alótropo del carbono, un teselado hexagonal plano (como panal de abeja) formado por átomos de carbono y enlaces covalentes que se generan a partir de la superposición de los híbridos sp2 de los carbonos enlazados.

El Premio Nobel de Física de 2010 se le otorgó a Andréy Gueim y a Konstantín Novosiólov por sus revolucionarios descubrimientos acerca de este material.1 2

Mediante la hibridación sp2 se explican mejor los ángulos de enlace, a 120°, de la estructura hexagonal del grafeno. Como cada uno de los carbonos contiene cuatro electrones de valencia en el estado hibridado, tres de esos electrones se alojan en los híbridos sp2, y forman el esqueleto de enlaces covalentes simples de la estructura.

El electrón sobrante se aloja en un orbital atómico de tipo «p» perpendicular al plano de los híbridos. El solapamiento lateral de dichos orbitales da lugar a formación de orbitales de tipo π. Algunas de estas combinaciones propician un gigantesco orbital molecular deslocalizado entre todos los átomos de carbono que constituyen la capa de grafeno.

El nombre proviene de intercambio –en el vocablo grafito– de sufijos: «ito» por «eno»: propio de los carbonos con enlaces dobles. En realidad, la estructura del grafito puede considerarse una pila de gran cantidad de láminas de grafeno superpuestas.3 Los enlaces entre las distintas capas de grafeno apiladas se deben a fuerzas de Van der Waals e interacciones de los orbitales π de los átomos de carbono.

Estructura cristalina del grafito. Se ilustran las interacciones de las diversas capas de anillos aromáticos condensados.

En el grafeno, la longitud de los enlaces carbono-carbono es de aproximadamente 142 pm (picómetros). Es el componente estructural básico de todos los demás elementos grafíticos, incluidos el propio grafito, los nanotubos de carbono y los fullerenos.

La electrónica transparente se vuelve flexible gracias al grafeno.

Han conseguido fabricar planchas de grafeno modificar sus propiedades eléctricas, doparlo, grabar circuitos transparentes y por último, hacer una pantalla táctil de unas dimensiones comerciales, 30 pulgadas. Publicado en el número de agosto de Nature Nanotechnology, lo más destacable es la gran flexibilidad de este tipo de electrónica, lo que expande los usos de los circuitos transparentes, como los de las pantallas táctiles.

Las actuales se basan en oxido de indio dopado con estaño ITO que es un óxido conductor transparente sin color. El problema del ITO, es el coste debido a la escases del elemento Indio, su fragilidad, contaminantes en el proceso de fabricación, vamos el coste, y su falta de flexibilidad.

Las aplicaciones del ITO, al que podría sustituir el grafeno, pero en versión flexible, son nada menos ,como capa transparente conductora en pantallas táctiles o de otros tipos, tintas electrónicas, diodos emisores, células solares, láser, etc.

Electrónica flexible hasta un 50 % más duro que el acero

El disulfuro de molibdeno es un material parecido al grafito, muy abundante en la Tierra y que se ha revelado como una de las claves del futuro de la electrónica flexible, al presentar mejores rendimientos que los semiconductores orgánicos utilizados hasta el momento. Ahora un grupo de investigación español y holandés ha estudiado las propiedades mecánicas de este material en un trabajo pionero publicado en la revista Advanced Materials.

Para estudiar este prometedor material los científicos de la Universidad Autónoma de Madrid y la Universidad Tecnológica de Delft (Países Bajos) crearon láminas hasta cien mil veces más delgadas que un folio de papel y estudiaron su comportamiento con un microscopio de fuerzas atómicas. Con él consiguieron determinar la fuerza necesaria para deformar la membrana y romperla. Según el trabajo de los científicos, las nanoláminas de disulfuro de molibdeno son hasta un 50 por ciento más duras que el acero con la peculiaridad de que son "sorprendentemente flexibles".

Estas propiedades abren un mundo de posibilidades para la electrónica del futuro, pues utilizando plásticos como sustratos, capas ultrafinas de compuestos como el disulfuro de molibdeno o el grafeno pueden actuar mejor que los semiconductores actuales. Además,

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