Presentan un método innovador que combina resistencia, ligereza y la posibilidad de integrar circuitos en superficies adaptables, como ropa y accesorios.

El hallazgo fue publicado en la prestigiosa revista Nature Electronics y promete transformar el mercado de dispositivos electrónicos, allanando el camino para una generación de dispositivos que pueden doblarse, estirarse y torcerse sin perder su funcionalidad. Este nuevo tipo de circuito promete revolucionar áreas como la robótica suave, los dispositivos médicos, la moda y el entretenimiento, ampliando los límites de lo que consideramos posible en la electrónica.

La innovación en cuestión es un circuito “suave” de múltiples capas, diseñado para permitir una flexibilidad extrema sin perder resistencia. Cuenta con dos capas principales: la capa superior alberga nueve LED, mientras que la capa inferior contiene nueve sensores, conectados mediante 21 vías de metal líquido estratégicamente dispuestas para permitir el flujo de electricidad entre las capas. Una característica notable es el grosor reducido del circuito, comparable al de algunas hojas de papel, lo que garantiza una estructura ligera y delgada, ideal para aplicaciones vestibles que demandan comodidad y movilidad.

La investigación fue realizada por el equipo del Instituto Politécnico y Universidad Estatal de Virginia, conocido como Virginia Tech, liderado por el profesor Michael Bartlett, especialista en ingeniería mecánica. El equipo se centró en el desarrollo de circuitos que faciliten las conexiones internas entre componentes electrónicos sin recurrir a métodos tradicionales que involucran materiales rígidos, como plástico y metal. Históricamente, conectar diferentes capas de circuitos requería perforaciones en las placas, lo que limitaba la flexibilidad y creaba puntos débiles. Con el nuevo método, estas limitaciones fueron superadas, permitiendo la creación de dispositivos que mantienen su integridad y funcionalidad incluso con movimientos constantes.

El proceso innovador utiliza microgotas de metal líquido que forman una especie de escalera tridimensional entre las capas del circuito. Este método crea lo que los investigadores llaman “vías” conductivas, que permiten el paso de la corriente eléctrica entre capas sin necesidad de perforaciones en la estructura. Para controlar la formación de estas vías, los investigadores aplican las gotas de metal líquido en una fotorresina que, al ser expuesta a luz ultravioleta, crea irregularidades controladas en la estructura. Estas irregularidades guían las gotas, formando un patrón organizado en 3D que facilita la conductividad eléctrica y refuerza la resistencia del material.

Además de su estructura avanzada, la tecnología es increíblemente versátil y puede aplicarse a diferentes tipos de materiales, incluidos tejidos. Este aspecto hace que el método sea altamente atractivo para la creación de “tejidos inteligentes” que pueden integrarse en ropa y accesorios vestibles, generando una serie de posibilidades para electrónicos funcionales que se integren en la vida cotidiana. Imagine, por ejemplo, una camiseta con sensores integrados que monitoreen la frecuencia cardíaca o detecten cambios en la temperatura corporal, o incluso ropa de entrenamiento que monitoree el movimiento muscular en tiempo real. Dispositivos como estos podrían beneficiar no solo a los consumidores, sino también a profesionales de la salud, la moda, el deporte y la seguridad.

La durabilidad es otro aspecto esencial de este nuevo enfoque. Debido a la maleabilidad y resistencia del metal líquido, el circuito es menos vulnerable a daños que los dispositivos convencionales, siendo más adecuado para aplicaciones que exigen flexibilidad y robustez al mismo tiempo. Esto significa que los circuitos fabricados con esta tecnología pueden soportar desgaste y movimiento continuo, ampliando su uso en dispositivos de larga duración y con menos necesidad de mantenimiento.

El profesor Bartlett destacó la relevancia de este nuevo método para la electrónica suave y vestible: “Al integrar capas de circuitos tanto en plano como en profundidad, logramos crear estructuras complejas y flexibles con múltiples capas y vías paralelas, organizadas de forma espacialmente controlada. Este tipo de organización es crucial para la electrónica blanda, donde las vías e interconexiones se forman estratégicamente, permitiendo el avance de dispositivos electrónicos que respondan a las demandas del usuario y del entorno”. Él cree que este avance permitirá la creación de dispositivos sofisticados que se adapten al cuerpo humano y sus necesidades, ampliando el concepto de vestibles más allá de lo que imaginamos hoy.

Esta tecnología no solo representa una innovación en términos de diseño y materiales, sino también un paso importante hacia una electrónica más sostenible y duradera. Al eliminar la necesidad de piezas rígidas y perforadas, se reduce significativamente la cantidad de material utilizado y el consumo de recursos, lo que resulta positivo desde el punto de vista ambiental. Además, los dispositivos con mayor durabilidad significan menos desecho de electrónicos y menor impacto ambiental.

En un futuro cercano, es probable que veamos estos circuitos flexibles aplicados en una amplia variedad de dispositivos, como celulares y tabletas con pantallas plegables, pulseras inteligentes para monitoreo de salud, ropa con calefacción automática en días fríos e incluso accesorios que se conecten a internet y se adapten al cuerpo humano. Cada uno de estos productos representa un campo de aplicación para la electrónica suave, y el nuevo enfoque con metal líquido y vías tridimensionales es fundamental para hacer realidad estos proyectos.

Con esta tecnología, la robótica también podría avanzar considerablemente. Los robots construidos con circuitos flexibles pueden operar en espacios estrechos o de difícil acceso, como áreas de rescate, laboratorios de investigación e incluso espacios hospitalarios, donde dispositivos más pequeños y adaptables pueden realizar tareas con mayor precisión. Para la medicina, en particular, este descubrimiento puede impulsar el desarrollo de dispositivos mínimamente invasivos, capaces de moverse con el cuerpo y realizar mediciones o intervenciones con el mínimo de incomodidad para el paciente.

Por lo tanto, esta nueva tecnología de circuitos flexibles representa un hito importante para la electrónica del futuro, ampliando las posibilidades de diseño y aplicación de dispositivos vestibles, robótica suave y electrónicos portátiles. A medida que estos circuitos lleguen al mercado, podrían convertirse en elementos comunes en nuestra vida cotidiana, integrándose en lo que vestimos, tocamos y utilizamos para conectarnos, monitorear la salud, entretenernos e incluso resolver problemas de sostenibilidad.