Este mismo mes de febrero se ha celebrado en Tokio (Japón) el certamen Nanotech 2010, un encuentro mundial en el campo de la nanotecnología donde empresas y centros de investigación de los cinco continentes has presentado sus productos y desarrollos en el campo de lo más pequeño. Entre ellos, tintas conductoras en base agua, solución ecológica que posibilita un importante ahorro de energía.

El fabricante de materiales de altas prestaciones Bayer MaterialScience acudió al certamen con sus dos tintas conductoras BayInk TP S y BayInk TP CNT, desarrolladas fundamentalmente para utilización en electrónica impresa  -un mercado que se prevé de 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 e indio (ITO), donde forman estructuras de gran estabilidad mecánica.

“Su perfecta adherencia a distintos tipos de superficies las hace idóneas para fabricación de circuitos electrónicos flexibles y económicos. Las tintas conductoras pueden utilizarse asimismo en componentes electrónicos convencionales y 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. Rudhardt subraya que Bayer MaterialScience “está abierta a cooperaciones de desarrollo en todas las etapas de la cadena de creación de valor añadido”.

Pistas conductoras imprimibles, delgadas y económicas

Los nuevos productos, de base acuosa, deben sus ventajosas propiedades a la adición de nanopartículas. Así, 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.

Mayor conductividad que las pastas de serigrafía convencionales

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.

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