Desarrollan bolígrafo que puede escribir LED personalizados

Los bolígrafos de tinta permiten escribir a mano con dispositivos optoelectrónicos en casi cualquier superficie.

La invención de la imprenta revolucionó la duplicación de la palabra escrita, dando un descanso a las manos de los escribas cansados y haciendo que el material escrito fuera más accesible.

Un avance similar ocurrió a la inversa en la Escuela de Ingeniería McKelvey de la Universidad de Washington en St. Louis.

Los investigadores que trabajan con Chuan Wang, profesor asociado de ingeniería eléctrica y de sistemas, han desarrollado bolígrafos de tinta que permiten a las personas escribir a mano dispositivos optoelectrónicos flexibles y estirables en materiales cotidianos, incluidos papel, textiles, caucho, plásticos y objetos 3D.

La optoelectrónica flexible para emitir y detectar luz, que ya se encuentra en objetos cotidianos como teléfonos inteligentes y rastreadores de actividad física, puede doblarse, plegarse y flexionarse manteniendo la funcionalidad.

El equipo informa sobre su enfoque de fabricación simple y versátil para permitir que cualquier persona fabrique un diodo emisor de luz (LED) o un fotodetector personalizado sin necesidad de capacitación especializada o equipo voluminoso.

La nueva tecnología de fabricación portátil se basa en el trabajo anterior de Wang y el primer autor Junyi Zhao, candidato a doctorado en el laboratorio de Wang, en el que demostraron una forma novedosa de fabricar LED estirables con una impresora de inyección de tinta simple.

“Los dispositivos personalizados de escritura a mano fueron el próximo paso claro después de la impresora”, dijo Wang.

“Ya teníamos las tintas, por lo que fue una transición natural tomar la tecnología que ya habíamos desarrollado y modificarla para que funcionara en bolígrafos regulares donde podría ser barato y accesible para todos”.

El innovador enfoque de escritura a mano respetuoso con el medio ambiente del equipo permite a las personas crear LED y fotodetectores multicolores en cuestión de minutos.

La tecnología aprovecha la simplicidad de un bolígrafo, lleno de tintas especialmente diseñadas hechas de polímeros conductores, nanocables metálicos y materiales cristalinos llamados perovskitas para generar un amplio espectro de colores de emisión.

Al escribir capa sobre capa con estas tintas funcionales, al igual que con bolígrafos multicolores, se puede crear una variedad de dispositivos funcionales que incluyen dispositivos electrónicos desechables, como empaques inteligentes, y dispositivos portátiles personalizados, como sensores biomédicos, de manera económica, fácil y rápida.

Aunque el equipo ya había desarrollado tinta imprimible, traducirla a bolígrafos estándar que son factibles para escribir a mano en materiales cotidianos requirió algunos ajustes para controlar la humectabilidad y mejorar la capacidad de escritura.

Lo que es más importante, Zhao tenía que asegurarse de que la tinta pudiera aplicarse a sustratos porosos y fibrosos, incluidos papel y textiles, sin correr ni mezclar.

Más allá de evitar la decepción estética de un diseño manchado, las capas deben permanecer discretas para garantizar dispositivos optoelectrónicos funcionales y de alto rendimiento.

“La traducción de la impresora al bolígrafo puede parecer simple, pero en realidad es un poco más complicado que solo cargar tinta”, dijo Zhao.

“Nuestra tinta está especialmente formulada, por lo que los bolígrafos son universales, lo que significa que funcionarán en casi todos los sustratos.

Cada una de las capas del dispositivo está diseñada para ser intrínsecamente elástica, de modo que sobreviva a la deformación y se pueda doblar, estirar y torcer sin afectar el rendimiento del dispositivo.

Por ejemplo, los LED dibujados en un guante podrían tolerar deformaciones por agarrar y soltar el puño repetidamente, y los LED dibujados en un globo de goma podrían sobrevivir a los ciclos de inflado y desinflado una y otra vez”.

La creación de bolígrafos de tinta que funcionan en todos los sustratos, desde papel hasta globos de fiesta, supera las limitaciones críticas de la fabricación tradicional de LED, en particular el requisito de sustratos planos y lisos y equipos de fabricación de sala limpia de costo prohibitivo, y abre la puerta a la próxima generación de dispositivos portátiles para impregnar la vida cotidiana de una manera sin precedentes.

Wang prevé aplicaciones futuras para la electrónica escrita a mano limitadas solo por la imaginación del usuario.

Los usos inmediatos van desde propósitos educativos y divulgación científica hasta empaques electrónicos y prendas de vestir, sensores médicos y vendajes.

“Los LED baratos y personalizables abren oportunidades para la educación práctica, textiles más vívidos como ropa iluminada o tarjetas de felicitación y empaques inteligentes”, dijo Wang.

“Un área que nos entusiasma mucho son las aplicaciones médicas.

Los emisores y detectores de luz escritos a mano permiten una mayor flexibilidad específica del paciente en la creación de vendas y sensores biomédicos portátiles que podrían tener fotodetectores y LED infrarrojos para medir la oximetría de pulso o para acelerar la cicatrización de heridas”.

La accesibilidad y la flexibilidad de este método podrían democratizar la fabricación electrónica, permitiendo la posibilidad de que los dispositivos electrónicos personalizados y estirables se conviertan en parte del tejido de la vida cotidiana, dijeron los investigadores.

Fuente: Rexmolon