Nuevos materiales para aplicaciones potenciales en electrónica flexible

Desarrollan investigadores de las facultades de Ciencias Químicas y Ciencias Físico Matemáticas en la Universidad Autónoma de Coahuila (Uadec) materiales con aplicaciones potenciales en electrónica flexible: dispositivos electrónicos que puedan doblarse o enrollarse sin que se afecte su funcionamiento.

Los especialistas están en la búsqueda de compósitos flexibles a base de materiales carbonáceos para diversas aplicaciones sociales e industriales, debido a su adaptabilidad y las propiedades con que cuentan.

“El proyecto trata sobre el desarrollo de compósitos flexibles a base de materiales carbonáceos. Estos compósitos o electrodos deben tener alta conductividad térmica y eléctrica para que puedan ser usados en diferentes aplicaciones, tales como electrodos para ropa o como aislantes térmicos para edificios, etcétera”, explica Jorge Roberto Oliva Uc, catedrático Conacyt en la Uadec, adscrito al Departamento de Materiales Cerámicos de la Facultad de Ciencias Químicas.

El investigador precisa que, dentro de las múltiples aplicaciones de estos compósitos flexibles, dan énfasis a sus aplicaciones potenciales en ropa.

“Particularmente estamos enfocados en el desarrollo de electrodos flexibles que puedan ser incorporados a ropa, porque actualmente se pretende que la ropa que usamos las personas tenga una serie de nuevos aditamentos como por ejemplo, que funcione para cargar la batería de un celular, que pueda ayudar a iluminar el camino de una persona que anda por un pasillo oscuro en la noche, entre otros”, comenta el científico.

Oliva Uc aclara que se requiere una serie de dispositivos electrónicos sobre la ropa para que pueda tener esos aditamentos y estos compósitos flexibles que, en principio, son conductores eléctricos. Específicamente en estos ejemplos serían baterías o lámparas sobre la vestimenta.

Actualmente existen reportes y prototipos sobre electrónica flexible, a través de electrodos como los compósitos a base de materiales carbonáceos, y su incorporación en la ropa. Sin embargo, existen diferentes áreas de oportunidad para su mejora y lograr la implementación de este desarrollo en un producto disponible comercialmente.

“En el mundo sí hay varios reportes, han salido prototipos sobre dispositivos que ya se han podido incorporar a la ropa, pero el problema que tienen estos dispositivos es que no son estéticamente agradables al ojo humano. Otro problema que tienen es su alto costo y su peso”, puntualiza el investigador.

Añade que con estos nuevos electrodos flexibles se trabaja en su incorporación y poder fabricar celdas solares en la ropa, baterías o fuentes de iluminación sobre la vestimenta, particularmente, a base de materiales de bajo costo.

“Estos (electrodos) en particular se están tratando de hacer con materiales de bajo costo, de tal manera que, algún día, se empuje su comercialización y pueda ser adquirido por cualquier persona, también se busca que estos electrodos o compósitos flexibles que estén sobre la ropa, tengan alto tiempo de vida, que tampoco tienen los electrodos que se han reportado”, detalla Oliva Uc.

Considera importante este desarrollo dentro del contexto actual que tiende hacia la miniaturización, la compactación y ligereza de los elementos.

“Desde el punto de vista científico, el desarrollo de materiales, que sean más ligeros y pequeños, nos permite abrir otro tipo de aplicaciones, no solamente podrían utilizarse estos electrodos para construir dispositivos electrónicos sobre ropa, sino que podría abrirse otro campo de aplicaciones”, indica el especialista.

Dice que estos electrodos flexibles tienen aplicaciones potenciales como disipadores de calor adaptables a la forma del objeto que se quiere enfriar, o agregar propiedades extra como conductores eléctricos y térmicos; todas estas aplicaciones más ligeras y de bajo costo.

Carlos Rodríguez García, profesor investigador de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas (FCFM) de la Uadec y colaborador del proyecto, agrega que otra aplicación potencial de estos compósitos o electrodos flexibles es la fabricación de sensores contra problemas de contaminación por metales pesados o colorantes de diversas partes de México.

“Este tipo de electrodos, al ser flexibles, podría incorporarlos a un tanque, se adaptan a la forma del tanque y podría estar censando en tiempo real algún contaminante. Incluso en los ríos, podría introducirlos, censar cuanto contaminante existe y sacar el electrodo”, menciona.

Estos electrodos, que también pueden funcionar como sensores, tienen la ventaja de la fácil recuperación, una vez que se ponen en el ambiente en que se quiere detectar una sustancia nociva, se pueden mover fácilmente del lugar. Ya que, muchas veces, los sensores que se ponen en ambientes contaminados son de un solo uso o destruidos. En cambio, aquellos basados en compósitos flexibles se podrían reusar en este tipo de casos de la ingeniería ambiental.

Otro enfoque que tiene el proyecto es crear compósitos que contengan un material fotocatalizador para degradación de contaminantes, en particular con óxidos que estén dopados con ciertos metales que permitan absorber la luz visible e infrarroja del espectro solar, y es de bajo costo.

Esta parte del proyecto está abierta a la participación de estudiantes de licenciatura y posgrado.

“A esos materiales se les hace una prueba de fotocatálisis, que consiste en la degradación de un contaminante orgánico, puede ser un colorante, un herbicida, un pesticida o puede ser un fármaco. Las pruebas de fotocatálisis se hacen en la FCFM con un medidor de radiación solar directa, hacemos pruebas de fotocatálisis solar y también con reactor de luz ultravioleta”, específica el científico.

Mientras, Oliva Uc destaca que, hasta el momento, se han desarrollado electrodos que se han podido incorporar a cierta clase de textiles como algodones, poliésteres y actualmente trabajan en la construcción de dispositivos.

“El electrodo ya está prácticamente terminado, ahora lo que estamos haciendo es la ingeniería apropiada para poder construir dispositivos sobre la ropa, utilizando estos electrodos flexibles”, señala

Enfatiza que “el siguiente paso sería tomar estos electrodos y usarlos en casa, de tal manera que puedan regular la temperatura en su interior y se produzca un consumo menor de energía, debido a que estos electrodos se encargarían de regular la temperatura ya no se necesitaría, en principio, usar aire acondicionado o calefacción por gas o electricidad”.

Por último, Oliva Uc resalta que, actualmente, la electrónica flexible en México necesita ser desarrollada, los países desarrollados trabajan intensamente sobre esto. Ya que saben que los futuros dispositivos, computadoras, televisiones, van a ser flexibles, compactos, portátiles y nuestro país no puede quedarse fuera de esta evolución.