Electrónica orgánica e impresa

Los circuitos orgánicos e impresos revolucionan la microelectrónica

Los plásticos con propiedades regulables, de forma estable como termoplásticos, duroplásticos o elastómeros, en lámina o revestimiento, granulares o espumados, son una parte imprescindible de nuestra vida en diversas formas, desde simples objetos de uso corriente, hasta exigentes elementos constructivos estructurales en vehículos y construcciones.

La versatilidad estructural de los plásticos se amplía ahora con otra dimensión: Con su configuración molecular adecuada apropiada sirven también como conductores y semiconductores eléctricos (si bien con movilidad limitada de los portadores de carga). También actúan como componentes de sistema de la “electrónica orgánica e impresa”. Orgánica, porque sus transistores, sensores y diodos luminosos no tienen una base de silicio o arseniuro de galio, sino de derivados del carbono. Impresa porque es un diseño plano, con unidades estructurales de unos diez micrómetros, usando procedimientos de impresión masiva habituales (flexografía, serigrafía, Inkjet), de forma continua, sobre sustratos flexibles y transparentes.

Integración en objetos
Des este modo se obtienen superficies funcionalizadas electrónica o fotónicamente, tridimensionales, sobre todos los posibles objetos, también textiles. Forman sensores táctiles capacitivos, campos luminosos grandes con OLEDs (diodos luminosos orgánicos), palpadores de medición y detectores para datos medioambientales o médicamente relevantes como la temperatura o la humedad. Funcionan como células solares orgánicas. O como baterías impresas planas para dispositivos miniaturizados. Esto permite realizar aplicaciones nuevas y exóticas en objetos “inteligentes” y su conexión en el “Internet de las cosas”.

La nueva (quinta) edición de la hoja de ruta de la OE-A (Organic and Printed Electronics Association), un grupo de trabajo en VDMA, con más de 220 miembros en todo el mundo, pone de manifiesto la situación y las tendencias durante el periodo de los próximos diez años.220

Pantallas OLED – Primer mercado masivo
Las pequeñas pantallas OLED de los teléfonos móviles y smartphones se han convertido en un primer mercado masivo. Esto le ha proporcionado a la electrónica orgánica, en el último año, un volumen de ventas de unos 9.000 millones de USD. Hasta 2025 llegará a un mercado anual de 200.000 millones de USD.Pueden fabricarse pantallas OLED de colores intensos y extraordinariamente ricas en contrastes, para televisores de 55” (p. ej. de Samsung y LG), aunque a precios de venta en torno a 10.000 USD.

Pantallas flexibles para libros electrónicosTambién los libros electrónicos de Amazon o Sony, de “papel electrónico” y tinta electrónica, son muy populares debido al principio de visualización biestable de las pantallas electroforéticas, de bajo consumo
energético. Fundamentalmente son ideales para visualizar contenidos estáticos como páginas de libros.

El siguiente paso de desarrollo son los libros electrónicos y tabletas más ligeros, flexibles, quizá incluso enrollables, sin los pesados y frágiles vidrios.La más destacada aquí es la empresa Plastic Logic, que fabrica “backplanes” de transistores orgánicos de película fina (OTFT), es decir, la matriz activa para el control individual de los píxeles.

Lo que frena todavía el desarrollo de la fotovoltaica y la técnica de visualización orgánica es su encapsulamiento hermético contra el vapor de agua atmosférico, que corroe sus electrodos y reduce la vida útil.La solución es la laminación con barreras. Muy apropiadas parecen ser las capas transparentes de dióxido de silicio amorfo.

Impulsores de la aplicación
Los impulsores del desarrollo de la aplicación son la industria automovilística y farmacéutica, la electrónica de consumo y los fabricantes de embalajes “inteligentes” para alimentos, medicamentos y otros artículos de consumo. Los embalajes inteligentes pueden diseñarse con etiquetas económicas, impresas, activadas por radio (etiquetas RFID) que hacen más eficiente la gestión de mercancías e indican a los consumidores, mediante campos de indicación actualizados dinámicamente, la fecha de caducidad, interrupciones de la cadena de frío en productos sensibles o la autenticidad de artículos de alto valor mediante su conexión técnica de datos a cadenas de suministro trazables.

En los automóviles de la clase premium lo siguiente son las pantallas orgánicas y sensores táctiles como sustitución de las indicaciones e interruptores mecánicos.También luces de marcha atrás con OLEDs complejas, entre otras en Audi, para reemplazar a las luces LED actuales, ya que son más económicas y ahorran más energía.

Iluminación OLED
Las fuentes luminosas OLED están en competencia con los LEDs y las lámparas halógenas, ya establecidos.Ofrecen una luz de emisión amplia y uniforme, de color controlable dinámicamente y pueden diseñarse de forma arquitectónicamente atractiva para las superficies de los objetos domésticos.

Fotovoltaica y baterías orgánicas
La fotovoltaica orgánica (OPV) está ya comercialmente disponible para alimentación local de dispositivos de datos y de consumo móviles.La perspectiva a largo plazo prevé también aplicaciones en el revestimiento exterior de vehículos y edificios (BIPV, building integrated photovoltaics).

Como componentes de sistema hay disponibles memorias de datos impresas, como en el diseño de láminas de memoria no volátil, ferroeléctricas, del fabricante líder noruego Thinfilm. Puede combinarse con una lógica de transistores ya impresa, creada en el centro de investigación por encargo PARC de California, produciendo un módulo de memoria direccionable por software. Con un termistor impreso como sensor de temperatura y un campo de visualización junto a una batería impresa se crea un sistema de medición compacto.

Las baterías impresas están en el centro de la integración de sistema.Pueden integrarse con campos de visualización y luminosos, sensores táctiles y células solares en embalajes, textiles y otros artículos de uso y los elevan a nuevos niveles de valor y funcionalidad.
Las innovaciones sobre el tema “electrónica orgánica e impresa” podrán vivirse también en K 2013, la feria especializada más importante del mundo de la industria de plásticos y caucho del 16 al 23 de octubre de Düsseldorf y tendrán su centro en el pabellón Printed Electronics Products and Solutions. Allí tendrán una plataforma tanto las tecnologías de impresión como las superficies funcionalizadas, en forma de soluciones RFID, pantallas flexibles y OLEDs, para presentarse a los visitantes profesionales de las industrias de los transformadores y usuarios.



Septiembre 2013

Contacto:
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Eva Rugenstein/Desislava Angelova
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