Los científicos desarrollaron una película ultrafina, transparente y altamente conductora usando electrospinning para crear nanofibras de polímero que luego metalizaron con galvanoplastia, resultando en una película flexible y elástica que establece nuevos récords de transparencia y baja resistencia. La película podría usarse para desarrollar pantallas flexibles u otros dispositivos electrónicos flexibles.

1. DISPOSITIVOS
ELECTRÓNICOS FLEXIBLES
FABRICADOS CON
NANOFIBRAS
Por Fausto Castillo.

2. Científicos estadounidenses y coreanos desarrollan para
tal fin una novedosa fina película transparente y
conductora
23/06/2016Fausto Castillo
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Una película ultrafina que es a la vez transparente y
altamente conductora de la corriente eléctrica ha sido
producida siguiendo un método barato y sencillo ideado
por un equipo de investigadores en nanomateriales de
la Universidad de Illinois en Chicago (UIC, EEUU) y la
Universidad de Corea. La película -formada por
nanofibras- también es flexible y elástica.
"Es importante, pero difícil, fabricar materiales que sean
a la vez transparentes y conductores", explica
Alexander Yarin, profesor de Ingeniería Mecánica de la
UIC y uno de los autores del avance.
La nueva película establece un "récord mundial en
combinación de alta transparencia y baja resistencia
eléctrica", al menos 10 veces superior al registro
anterior, afirma Sam Yoon, profesor de ingeniería
mecánica de la Universidad de Corea y otro de los
coautores del invento.

3. Primera fase de fabricación
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 La fabricación de dicha película comenzó con electrospinning o
electrohilado, una técnica para la fabricación de fibras basada en
conceptos electromagnéticos.
 Con esta técnica se generó una estera de nanofibras de
poliacrilonitrilo, o PAN, un polímero generalmente utilizado en la
fabricación de fibras sintéticas para por ejemplo, suéteres y telas.
Pero, en este caso, las nanofibras creadas fueron de
aproximadamente una centésima parte del diámetro de un cabello
humano.
 Además, estas nanofibras forman conos espirales, bucles fractales
que a su vez contienen otros bucles; por lo que son muy largas y
muy delgadas.

4. Electrospinning o electrohilado
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es una técnica para la fabricación de fibras, la cual está basada en una serie
de conceptos electromagnéticos, como la carga electrostática, en donde una
solución generalmente polimérica se ve inducida por este efecto, y da como
resultado fibras de diversos tamaños, obteniendo así productos finos de hasta
unos cuantos nanómetros de espesor. Esta técnica comparte características
del electrospray. En electrospinning es común hacer las soluciones a
temperatura ambiente y a altos potenciales eléctricos (generalmente por
arriba de 1 kV).1

5. Factores que afectan las
propiedades de las fibras
23/06/2016Fausto Castillo
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Propiedade
s
de la
solución
 Naturaleza de la materia prima de
la fibra (polímero, metal,
composites, óxidos metálicos, etc.).
 Pesos moleculares, estructura
química, polaridad de la molécula.
 Propiedades reológicas de la
muestra (viscosidad, elasticidad,
etc.).
 Concentración de la solución.

6. Factores que afectan las
propiedades de las fibras
23/06/2016Fausto Castillo
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Propiedade
s de la
punta
 Potencial eléctrico aplicado al
sistema.
 Distancia entre la punta y la placa
colectora.
 Diámetro de la punta.
 Número de puntas usada

7. Factores que afectan las
propiedades de las fibras
23/06/2016Fausto Castillo
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Propiedade
s
ambientales
y del
colector
 Condiciones ambientales
(humedad, flujo de aire,
temperatura).
 Forma y tamaño de la placa
colectora.
 movimiento de la placa colectora.

8. Parámetros para la formación de
fibras
23/06/2016Fausto Castillo
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La fibra
sintética es
una fibra
textil que se
obtiene por
síntesis
orgánica de
diversos
productos
derivados del
petróleo. Las
fibras
artificiales no
son
sintéticas,
pues
proceden de
materiales
naturales,
básicamente
celulosa

9. Segunda fase
23/06/2016Fausto Castillo
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Dado que el polímero PAN en sí no es conductor, los científicos tuvieron que
transformarlo en conductor. Para ello, los salpicaron con salpicaduras
metálicas, que atraían iones metálicos.
Lo hicieron tratando las nanofibras con otro proceso, la galvanoplastia o
deposición mediante electricidad. Los materiales usados fueron el cobre, la
plata, el níquel o el oro.
Como el electrospinning y la galvanoplastia son procesos relativamente de
alto rendimiento y comercialmente viables, pues sólo tardan unos pocos
segundos cada uno, explican los investigadores, con ellos "podemos generar
nanofibras metalizadas" susceptibles de ser transferidas a cualquier
superficie, desde la piel de la mano a un cristal.
Por tanto, la película podría servir para desarrollar desde pantallas enrollables
y productos electrónicos flexibles, hasta células solares también flexibles o
piel electrónica.

10. Galvanoplastia
23/06/2016Fausto Castillo
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11. ¿Que es la Galvanoplastia?
23/06/2016Fausto Castillo
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 La galvanoplastia es la aplicación tecnológica de la deposición
mediante electricidad, o electrodeposición.
 El proceso se basa en el traslado de iones metálicos desde un
ánodo a un cátodo, donde se depositan, en un medio líquido
acuoso, compuesto fundamentalmente por sales metálicas y
ligeramente acidulado.
 Etimológicamente, proviene de galvano, proceso eléctrico, en honra
a Galvani, y -plastia, del epíteto griego πλαστός (plastós): ‘figura’,
‘tallado’, es decir, “dar una figura mediante la electricidad”

12. La reacción de la
Galvanoplastia
23/06/2016Fausto Castillo
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13. La película también conserva sus propiedades
después de repetidos ciclos de estiramiento y
flexión severas, afirma Yarin, una propiedad
importante para pantallas táctiles
23/06/2016Fausto Castillo
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Producto terminado