C146 - Automatización para la Industria 4.0

TINTAS CONDUCTIVAS BIOBASADAS 66 el cobre posee una alta conductividad intrínseca, comparable a la de la plata, pero a un coste más bajo. Además, las tintas conductivas basadas en cobre se consideran a menudo más favorables desde una perspectiva medioambiental en comparación con las basadas en plata por varias razones. El motivo principal es debido a que el cobre es uno de los metales más abundantes en la corteza terrestre y se encuentra ampliamente distribuido por todo el mundo. Esto significa que la extracción de cobre no suele requerir operaciones mineras extremadamente intensivas. Sin embargo, su baja resistencia a la oxidación da como resultado tres problemas principales. Estos problemas residen en su proceso de síntesis, en la fabricación de pistas altamente conductivas y en la confiabilidad a largo plazo de las prestaciones electrónicas, lo que dificulta sus perspectivas de uso en dispositivos electrónicos de próxima generación. El cobre no es la única alternativa existente a la plata y en la actualidad se está investigando el uso de otras partículas conductivas para aplicaciones específicas en productos de electrónica impresa. Algunas de estas partículas conductivas alternativas incluyen grafeno, carbono conductivo o tintas hibridas basadas en grafeno con nanopartículas metálicas. Sin embargo, estas alternativas normalmente ofrecen una conductividad inferior a las tintas conductivas basadas en metales y por tanto, en necesitan de mayor investigación al respecto. En este sentido, en el proyecto Ecotron se está trabajando en reducir el impacto medioambiental de los dispositivos electrónicos impresos mediante distintas técnicas, como la disminución del uso de materiales obtenidos a partir de fuentes no renovables y su sustitución por materiales de origen biobasados. Itene lidera el desarrollo de tintas conductivas biobasadas. Una primera generación de la tinta se obtuvo en septiembre de 2023 y se trata de una tinta conductiva para impresión por serigrafía, con base plata en una mezcla de polímeros 100% biobasados (ver Figura 1). Se ha evaluado la compostabilidad de la tinta acorde a la norma UNE-EN 13432:2001, obteniéndose un resultado satisfactorio y también se ha comprobado que la nueva tinta no afecta al reciclado del polietilenotereftalato (PET) y ni al reciclado del papel. Para mejorar la sostenibilidad de la tinta, en las siguientes generaciones se está trabajando en sustituir la plata por otro elemento conductor, reduciendo así el impacto medioambiental asociado al uso de materiales. Actualmente, se está innovando en los materiales utilizados para la formulación de tintas dentro de esta industria. De forma paralela, se están explorando materiales alternativos que, además de ser aptos para ser utilizados en procesos de impresión manteniendo sus prestaciones, ofrezcan una alternativa sostenible y menos dañina para el medio ambiente. Esto incluye el uso de sustratos biodegradables, como materiales a base de celulosa o proteínas, en lugar de sustratos tradicionales no biodegradables, como el plástico o el uso del papel. La motivación para utilizar papel como sustrato se debe a sus atractivas propiedades de reciclado y compostaje. Respecto al proceso de fabricación, los avances se orientan a la investigación y desarrollo de técnicas de impresión más eficientes que reduzcan el consumo de energía y materiales durante el proceso de fabricación de los dispositivos electrónicos impresos, mediante por ejemplo el uso de técnicas de impresión de precisión, como inkjet, que minimicen el desperdicio de material. Los dispositivos electrónicos impresos sobre sustratos flexibles se fabrican mediante técnicas de impresión tradicionales. El proceso de impresión más utilizado es la serigrafía ya que ofrece impresiones con un alto aporte de tinta, es decir, espesor de capa impresa y, por tanto, la mayoría de las tintas disponibles están formuladas para este proceso de impresión. Las tintas utilizadas para este sistema de impresión son tintas tipo pasta, con una alta viscosidad. Sin embargo, en los últimos años están apareciendo nuevas formulaciones para otros procesos, principalmente para la impresión inkjet. Las tintas utilizadas para este sistema de impresión se podrían decir que son completamente opuestas a las tintas utilizadas por serigrafía, ya que son tintas de muy baja viscosidad y, además, el aporte de capa impresa alcanzado mediante esta tecnología es muy bajo, y de ahí radica su avance respecto a sostenibilidad. Lograr los mismos resultados de conductividad con menores aportes de tinta implica utilizar menos recursos y, por tanto, reducir el impacto medioambiental asociado a la producción de los productos electrónicos. Actualmente, este proceso de impresión plantea un reto en lo que respecta a su aplicación sobre sustratos celulósicos debido, entre otros factores, a la falta de uniformidad de la superficie del papel, lo cual afecta al rendimiento eléctrico de las pistas impresas. Para conseguir solventarlo, sería necesario optimizar aún más la compatibilidad entre la tinta y el sustrato para lograr una mayor conductividad y una mejor reproducción de los detalles. El uso de pretratamientos superficiales, como el plasma, se plantea también como una posible solución. La industria está trabajando además en mejorar la reciclabilidad de los dispositivos electrónicos impresos. El problema del reciclado de la electrónica convencional es un desafío significativo en la gestión de residuos a nivel mundial. La electrónica convencional, que incluye dispositivos como teléfonos móviles, ordenadores, televi-

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