En la feria Nanotech de Tokio, el principal encuentro mundial de este tipo en el campo de la nanotecnología, Bayer MaterialScience presenta sus dos tintas conductoras BayInk TP S y BayInk TP CNT, desarrolladas fundamentalmente para su empleo en la electrónica impresa, un mercado con gran futuro.

Las nuevas tintas presentan una adherencia excelente tanto sobre láminas de plástico y otras superficies flexibles como sobre vidrio, silicio y óxido de estaño dopado con indio (ITO), donde forman estructuras de gran estabilidad mecánica.

“Con ello resultan idóneas para poner en práctica la idea de circuitos electrónicos flexibles y económicos. Además, también pueden emplearse en componentes electrónicos convencionales, donde pueden sustituir a las metalizaciones que implican una tecnología de proceso más compleja”, explica el Dr. Daniel Rudhardt, jefe internacional de investigación y desarrollo de materiales conductores para aplicaciones de electrónica flexible en Bayer MaterialScience.

Todavía no es muy frecuente la fabricación de circuitos electrónicos mediante tintas aptas para impresión: hasta ahora, la tecnología se utiliza, por ejemplo, para producir etiquetas de radiofrecuencia (RFID) o en algunos elementos de visualización laminares. Sin embargo, los expertos consideran que la electrónica impresa tiene un gran potencial de mercado y prevén una rápida expansión. Algunos campos de aplicación futuros podrían ser libros electrónicos o pantallas enrollables, así como estructuras eléctricamente conductoras en automóviles, tales como antenas receptoras integradas para sistemas de navegación. “Estamos abiertos a cooperaciones de desarrollo en todas las etapas de la cadena de creación de valor añadido”, subraya Rudhardt.

Los nuevos productos de base acuosa deben sus ventajosas propiedades a la adición de nanopartículas. Por ejemplo, BayInk TP CNT contiene nanotubos de carbono (carbon nanotubes, CNT) de la marca Baytubes. Esta tinta ecológica permite producir conmutadores y otros elementos electrónicos con conductividades de hasta 5000 S/m utilizando casi todos los procedimientos de impresión habituales (desde el chorro de tinta hasta el huecograbado o la serigrafía) y sin necesidad de ningún sinterizado posterior. Esto no sólo ahorra energía, sino que supone una ventaja decisiva para el uso sobre sustratos termosensibles.

En el desarrollo de tintas para impresión basadas en nanotubos de carbono, Bayer MaterialScience colabora estrechamente con otras empresas y centros de investigación en el marco del proyecto CarboInk de la Alianza para la Innovación con Nanotubos de Carbono (Inno.CNT). “Nuestro objetivo es fomentar la fabricación de pistas conductoras imprimibles delgadas y económicas utilizando tintas para impresión basadas en nanotubos de carbono”, explica Rudhardt, que también dirige el citado proyecto, subvencionado por el Ministerio alemán de Educación e Investigación.

BayInk TP S está basada en nanopartículas de plata. Esta dispersión permite, por ejemplo, generar pistas conductoras y circuitos mediante impresión de chorro de tinta. En este caso sí es necesaria una sinterización posterior, pero puede realizarse a temperaturas inferiores a 140°C. Se obtiene una elevada conductividad que, dependiendo de las condiciones de sinterización, puede superar en hasta un 35% la conductividad de la plata maciza.

La escala nanométrica de las partículas de plata de BayInk TP S facilita su fusión durante la sinterización, por lo que incluso a temperaturas bajas la tinta permite crear estructuras con una conductividad mayor de la que puede obtenerse, por ejemplo, con las pastas de serigrafía convencionales a base de plata. Además, con BayInk TP S puede llegar a lograrse una resolución de impresión notablemente inferior a los 50 micrómetros. La resolución solo está limitada por la técnica de impresión, y no por la propia tinta.

A la hora de desarrollar estas tintas conductoras, los expertos de Bayer MaterialScience han podido aprovechar los amplios conocimientos que han adquirido en el ámbito de la dispersión de nanopartículas en medios acuosos. El reto consiste en estabilizar las partículas con una cantidad de aditivos relativamente pequeña, ya que una proporción excesiva de emulgentes reduciría significativamente la conductividad de los componentes de electrónica impresa. Por otra parte, los nuevos procesos permiten producir las diferentes nanotintas en grandes cantidades con una calidad homogénea.