La electrónica activa se basa en componentes semiconductores, cuya producción en grandes cantidades sólo dominan unos pocos centros de fabricación en todo el mundo. Imprimir en 3D un dispositivo electrónico activo completo sin semiconductores podría permitir la producción de electrónica sencilla en empresas o laboratorios.
La realización de esta idea está aún muy lejos. Sin embargo, un grupo de investigación del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en Estados Unidos, ha dado un paso importante en esta dirección al demostrar la impresión en 3D de fusibles totalmente reiniciables, componentes clave de la electrónica activa que normalmente requieren semiconductores.
En otro proyecto, en el que los investigadores fabricaron bobinas magnéticas imprimiendo en 3D filamento de polímero dopado con nanopartículas de cobre, se encontraron con un fenómeno inesperado: la introducción de una fuerte corriente eléctrica en el material hacía que la resistencia aumentara bruscamente y volviera a su nivel original poco después de que cesara el flujo de corriente. Según los investigadores, esta propiedad permite en principio fabricar transistores que podrían actuar como interruptores y, en el siguiente paso, formar puertas lógicas.
Sin deterioro ni siquiera tras 4.000 ciclos de conmutación
Los componentes sin semiconductores impresos en 3D, fabricados con un material barato y biodegradable, podrían en principio realizar funciones de conmutación como los transistores basados en semiconductores. Aunque la tecnología no es adecuada para competir con los semiconductores de silicio, podría utilizarse para procesos de control básicos y sencillos, según los investigadores.
El equipo ha aprovechado este fenómeno para imprimir interruptores en un solo paso del proceso, lo que podría utilizarse para producir puertas lógicas sin semiconductores. Las estructuras están formadas por finas pistas conductoras impresas en 3D a partir de un polímero dopado con cobre. Contienen zonas conductoras de intersección que permiten regular la resistencia controlando el voltaje que se introduce en el interruptor. Los experimentos demostraron que los componentes no mostraban signos de deterioro incluso después de 4.000 ciclos de conmutación. El proceso consume menos energía y produce menos residuos.
En el futuro, los investigadores del MIT quieren utilizar esta tecnología para imprimir componentes electrónicos totalmente funcionales. Su objetivo es producir un motor magnético totalmente funcional utilizando únicamente la impresión por extrusión 3D.
