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(Noticias de Nanowerk) Los desechos electrónicos no biodegradables se acumulan año tras año. Por ello, parece obvio fabricar componentes electrónicos, al menos en parte, a partir de una materia prima natural como la madera. Pero es más fácil decirlo que hacerlo. Por un lado, la madera es un aislante eléctrico natural. También tiene una estructura compleja, por lo que es un desafío lograr propiedades eléctricas homogéneas durante la producción en masa.
Un equipo de investigación de la Empa y del Instituto de Materiales de Construcción de la ETH ha desarrollado ahora un método práctico y versátil para hacer que las superficies de madera sean conductoras de electricidad a través de la grafitización (comunicación de la naturaleza, «Electrónica de madera sostenible mediante grafitización inducida por láser catalizada por hierro para aplicaciones a gran escala»). De esta forma, dispositivos como paneles táctiles y sensores pueden fabricarse a gran escala con una alta eficiencia. El truco consiste en pretratar la madera con una tinta ferrosa. El proyecto fue dirigido por Ingo Burgert y Guido Panzarasa.
![Fabricación de componentes electrónicos de madera.](https://www.nanowerk.com/news2/green/id61484_1.jpg)
Tinta de la Edad Media
Para crear estructuras conductoras en madera, el nuevo método mejora un proceso existente llamado grafitización inducida por láser. Un láser puede grabar líneas finas en tablas o chapas de madera. En este proceso, la energía del rayo láser calienta la madera, desencadenando una serie de procesos pirolíticos que conducen a la formación de grafito conductor de electricidad. Sin embargo, los patrones conductores obtenidos son irregulares en profundidad y anchura, existiendo también riesgo de incendio por sobrecalentamiento. A menudo también se requieren múltiples pasos de posprocesamiento láser.
«La densidad de la madera varía según la especie de árbol y el crecimiento», dice Christopher Dreimol, primer autor del estudio. «El resultado puede ser una grafitización muy desigual».
Así fue como al equipo de investigación se le ocurrió la idea de usar hierro como catalizador para permitir un proceso más suave y una superficie significativamente más homogénea. En la búsqueda de un material catalizador de base biológica, Dreimol se inspiró en la tinta de hiel de hierro, una mezcla de sal de hierro y agentes curtientes que ya se usaba para escribir en la Edad Media. Después de optimizar la receta, Dreimol recubrió varias chapas de madera con una fina capa de tinta y luego las sometió a un tratamiento con láser.
La capa de tinta tuvo el efecto deseado. Los patrones grabados después de una sola pasada mostraron una textura y conductividad más consistentes, independientemente de las diferencias en la textura y el tipo de madera.
«La tinta convierte la madera en grafito tan rápido que hay menos daño térmico y no hay riesgo de incendio», dice Dreimol. Además, se elimina mucha menos madera. Los patrones tienen solo unos pocos micrómetros de profundidad y, por lo tanto, se pueden grabar en las carillas más delgadas sin dañarlas.
Madera luminosa para expositores
Luego, el equipo usó su nuevo proceso para fabricar componentes electrónicos experimentales a partir de chapas de abeto, cerezo y haya de menos de medio milímetro de espesor. Según Dreimol, los sensores de deformación flexibles podrían integrarse discretamente en los componentes de madera que soportan carga en los edificios, lo que permite un control constante de su salud estructural.
Usando una capa electroluminiscente, los investigadores también pudieron hacer brillar la madera delgada como una oblea. A pesar de la veta de la chapa, se logró una iluminación homogénea. Este es un resultado sin precedentes y podría usarse en aplicaciones como retroiluminación de pantallas, publicidad y paneles de control.
Sin embargo, los investigadores todavía usaron cableado convencional y componentes electrónicos para la madera electroluminiscente. En el futuro, estos también podrían ser parcialmente reemplazados por madera conductora.
En el siguiente paso, el proceso se refinará y desarrollará aún más para un uso técnico a gran escala: «El hecho de que ahora podamos procesar áreas relativamente grandes en un tiempo aceptable es el primer paso hacia la industrialización de componentes electrónicos hechos de madera, «, dice Dreimol.
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