Crean circuitos electrónicos ¡con tinta!

Capaces de conducir la electricidad y encender un LED, simplemente se pintan con un bolígrafo sobre plástico o papel

Los investigadores han cargado el cartucho de una pluma estilográfica con la nueva tinta. Con ella han dibujado un circuito electrónico que permite iluminar un LED. - INM

De la misma forma que hoy se imprimen textos e imágenes sobre un papel, en el futuro se podrán usar impresoras para fabricar todo tipo de circuitos electrónicos. Esa tecnología requerirá de nuevas tintas, como la que acaban de presentar en la feria industrial de Hannover, la más grande del mundo, investigadores del Instituto Leibniz para Nuevos Materiales (INM, Alemania).

“Con esta tinta se puede cargar el cartucho de una pluma estilográfica y dibujar un circuito electrónico para iluminar un LED“, destaca a Sinc Lola González García, la científica española que ha participado en su desarrollo. Los detalles se publican en la revista Chemical Science.

Los componentes de este innovador producto son nanopartículas de oro recubiertas con un polímero orgánico conductor. Las nanoestructuras resultantes son muy estables diluidas en alcoholes y agua, los ingredientes habituales de las tintas convencionales. De hecho, la idea es aplicar el método en impresoras de inyección de tinta.

“El tamaño nanométrico de las partículas metálicas y su buena estabilidad hacen que se puedan imprimir líneas de tinta muy finas (de unas pocas micras)", explica González, quien recuerda que el minimizar al máximo el ancho de estas líneas es uno de los temas estrella en la electrónica impresa actual.

Otra de las ventajas de la tinta, que se hace conductora cuando se seca, es que permite dibujar los circuitos eléctricos sobre materiales flexibles, como el papel o el plástico, utilizando herramientas tan comunes como un bolígrafo y sin necesidad de ningún proceso adicional.

Esto se consigue gracias a las propiedades de los polímeros, que tienen una triple función. Por una parte, ejercen de ‘ligandos’ que estabilizan las partículas metálicas y aseguran que queden suspendidas en el disolvente (si se aglomeraran demasiado perjudicarían el proceso de impresión). Por otra, ayudan a empaquetarlas durante el secado, mejorando la calidad de las líneas impresas. Además, actúan como una 'bisagra': cuando el material se dobla mantienen la conectividad entre las partículas metálicas y, por tanto, su conductividad eléctrica.

Ya existían otras tintas con nanopartículas metálicas y ligandos orgánicos, pero el problema fundamental es que las moléculas orgánicas son aislantes –no conducen la electricidad–, lo que imposibilita su utilización a menos que se aplique un proceso de sinterizado (tratamiento térmico de un polvo o compactado metálico para aumentar su resistencia) después de imprimir el material.
Este proceso conlleva una serie de inconvenientes, como tener que emplear temperaturas altas no compatibles con todo tipo de substratos (papel, plásticos o textiles, por ejemplo), así como el deterioro de la calidad de las líneas impresas.

“Pero nuestras nuevas tintas no requieren sinterización, además de ser particularmente flexibles y ser conductoras tan pronto como se secan”, concluye Tobias Kraus, director del grupo Structure Formation del INM.

Este estudio se enmarca dentro de NanoSpekt, un proyecto para el desarrollo de materiales para electrónica impresa, dentro del que los investigadores también han fabricado otro producto: nanocables de oro extremadamente finos(menos de 2 nanómetros) y muy asimétricos (entre 4 y 8 micrómetros de largo). La técnica ha permitido estampar motivos con un ancho de línea menor a 1 micra, otro avance a la hora de miniaturizar los circuitos electrónicos impresos.

Los materiales que presentan en este otro artículo, publicado en la revista Nano Letters, son muy transparentes (hasta el 92% de transparencia) y mantienen una buena conductividad frente al doblado. “Es decir, son flexibles, transparentes y conductores, ideales para mercados como las pantallas flexibles o implantes médicos”, señala González.

ABC Ciencia

27/04/2016 

Tintas Conductivas: China al rescate, otra vez?

China ya ha transformado completamente la industria fotovoltaica (PV) y tal vez está a punto de volver a hacerlo. Este es un evento importante para la industria de la pasta conductora, ya que la industria fotovoltaica sigue siendo el principal mercado de volumen para pastas tipo ɺring, generando una demanda de más de 1450 tpa en 2016. Cualquier cambio en este mercado afectará a toda la industria, incluida la dinámica empresarial de los proveedores de todos los mercados emergentes nacientes que aparentemente no están relacionados.

En este artículo, discutiremos brevemente las tendencias principales de la industria pero para aprender más refiera por favor a nuestro informe Tintas Conductivas 2017-2027: Pronósticos, Tecnologías, Jugadores. Este informe es el resultado de años de actividad observando, analizando y participando en la industria conductora de tinta y pasta.

Tendencias generales del sector
El mercado de la pasta para la industria fotovoltaica está en auge ya que las ventas de fotovoltaicos han subido en previsión del fin de las actuales tarifas de entrada en China. De hecho, las ventas han superado incluso las expectativas de los proveedores de materiales y pasta.

El mercado de pasta ha experimentado un cambio de cuota de mercado en los últimos años, pero las altas ventas han vuelto a impulsar, al menos temporalmente, incluso a los antiguos líderes del mercado que habían visto caer su cuota de mercado en este mercado perennemente sensible a los costos.

Este cambio de liderazgo en el mercado de la industria fotovoltaica, a su vez, tuvo importantes efectos de ondulación en toda la industria de la pasta conductora: los grandes proveedores de pasta comenzaron activamente a desarrollar mercados nacientes que anteriormente se consideraban demasiado pequeños para compensar la disminución de la cuota de mercado en los principales mercados. Esto, por supuesto, ajustará el espacio aún más en los sectores nicho.

La industria sigue siendo altamente competitiva y el precio es el gran diferenciador. La innovación es incremental y está dirigida a minimizar el consumo por disco mientras aumenta la eficacia. La ventana de oportunidad de aprovechar las nuevas formulaciones es a menudo de corta duración y los productos son a menudo comparables. La tendencia a largo plazo hacia el crecimiento de los proveedores chinos también está tomando forma: el know-how ya existe, y las barreras IP o de capital tampoco son formidables.

Los proveedores de polvo también se enfrentan a tiempos interesantes. Por un lado, el exceso de capacidad ha permitido un lento cambio en el diseño de la arquitectura dominante de las células fotovoltaicas, lo que significa que el papel de la metalización de pasta ha permanecido seguro. Por otro lado, los fabricantes de celdas ahora cada vez mas exigen una base diversificada de proveedores y costos reducidos, lo que sugiere una mayor presión competitiva para los principales proveedores. Los proveedores chinos también están en aumento aquí: compensan su tecnología inferior por el acceso a la plata a precios locales subvencionados, lo que los mantiene más que competitivos.

Este proceso de diversificación ha estado bien encaminado durante el año pasado, pero la tasa ha sido lenta debido al desempeño superior continuo del operador titular y al mecanismo de bloqueo establecido por el hecho de que las pastas fueron formuladas alrededor de los polvos del titular. Sin embargo, este proceso es inevitable a menos que se demuestre un cambio en el desempeño.

Pico de plata?
El mercado de la pasta está formado por un equilibrio de dos tendencias opuestas: por un lado, la industria fotovoltaica y, por tanto, las ventas de unidades de discos crecen; mientras que por otro lado, las mejoras tecnológicas reducen el consumo de plata por disco. Estas dos tendencias de contrapeso mantienen el tamaño del mercado bastante constante.

Un análisis reciente, sin embargo, sugiere una desaceleración en el mercado de energía fotovoltaica después del auge actual en las ventas de volumen, especialmente después del plazo FiT que llevo la demanda hacia adelante. Al mismo tiempo, se espera que la tecnología de pasta continúe mejorando y canibalizando sus propias ventas. Esto apunta hacia un pico de consumo de plata en el corto plazo antes de 2020. Esto había sido predicho por nuestros modelos de pronósticos habituales.

Esto, por supuesto, también apuntará hacia una continua e intensa presión competitiva en toda la industria. En el lado positivo, sin embargo, se podría especular que conducirá a precios más bajos de plata, por lo tanto arraigando más la competitividad de la plata contra soluciones alternativas de metalización.

China transforma el juego, de nuevo?
China ya transformó completamente la industria fotovoltaica una vez: se convirtió en el fabricante dominante con más del 65% de la producción mundial en 2015, desde a un miserable 3-5% en 2004-2005. El aumento de China en la industria fotovoltaica se muestra a continuación. Aquí, China se convirtió en el mayor comprador de productos de metalización de pasta a nivel mundial, lo que conduce a una completa reorganización de toda la industria desde los sitios de producción hasta los equipos de ventas / marketing.

China podría estar a punto de transformar el juego una vez más: recientemente anunció alrededor de $ 140 mil millones de inversión en la industria solar en un período de cuatro años. Si bien esto es una noticia importante para la industria, sus detalles aún no están claros. Por ejemplo, no está claro si la inversión estará en el lado de la oferta o el lado de la demanda.

Si se aplica en el lado de la demanda, podemos especular que las ventas crecerán más de lo previsto, disipando los temores de una desaceleración en las ventas fotovoltaicas después del final de los FiTs en China. También acelerará el aumento de la utilización de la capacidad, sacando a la industria de producción fotovoltaica de su largo estado de sobrecapacidad. Esto, a su vez, puede conducir a la inversión en la producción masiva de nuevas tecnologías de celda, abriendo el camino a alternativas a las tecnologías de pasta.

El auge de China en la industria fotovoltaica se registró en términos de producción, demanda y cuota de mercado. 

Si se aplica en el lado de la oferta, se traducirá en un mayor aumento de la sobrecapacidad de producción, convirtiendo a la industria fotovoltaica en similar a muchas otras industrias que se enfrentan a un exceso de suministro gracias a la sobreinversión en China. Probablemente conducirá a nuevas presiones sobre los precios a lo largo de toda la cadena de valor, mientras que el nuevo ciclo de inversión CapEx también puede allanar el camino para las nuevas tecnologías de celdas.

¿Borde del acantilado?
La serigrafía ha demostrado ser una tecnología resistente y rentable. Ha sobrevivido a los choques como el alza en los precios de la plata cruda en 2008. También ha mejorado constantemente, logrando reducir al mismo tiempo el consumo por disco y aumentar la eficiencia.

Sin embargo, no ha mejorado tan rápido como la propia industria había pronosticado en 2011. El gráfico a continuación muestra las diversas predicciones publicadas por ITRPV entre 2011 y 2016. Es evidente que la industria había sido más optimista en el pasado. En IDTechEx, creemos que las proyecciones actuales son también ambiciosas: la tecnología ya está madura y, por tanto, es poco probable que registre ganancias tan rápidas.

Sin embargo, la principal cuestión a la que se enfrenta la industria a largo plazo es si y cuáles tecnologías alternativas, tanto para la nueva arquitectura de celda como para los procesos de metalización, finalmente ganarán terreno o no. Por ejemplo, si las celdas de heterojunción se convierten en corriente principal, entonces los proveedores de pasta pueden esperar un aumento en el contenido de pasta por disco, al menos en el corto y mediano plazo. Por el contrario, si el enchapado mejora su madurez y su estructura de costos, los proveedores de pasta temen una disminución de la cuota de mercado.

En general, los posibles nuevos grandes ciclos de inversión en lugares como China, la desaceleración de la mejora de la pasta y la creciente madurez de las tecnologías alternativas se combinan para crear mayores riesgos para el futuro a largo plazo de la tecnología de metalización en pasta.

A pesar de esto, creemos que el negocio de pasta es seguro a mediano y largo plazo y el desafío estará predominantemente en retener una fuerte cuota de mercado basada en el mantenimiento de una base de bajo costo. Para obtener más información sobre nuestra última evaluación de las tendencias de la industria, consulte nuestro último informe Tintas Conductivas 2017-2027: Pronósticos, Tecnologías, Jugadores.

Proyecciones de reducciones en el consumo de plata por disco por ITRPV a lo largo de los años. 

Dr Khasha Ghaffarzadeh
khasha@IDTechEx.com
Tel: +44 (0)1223 810287
27 Marzo 2017

Empaques de cartón reciclado, un "riesgo" para la salud

Empresas internacionales líderes en el sector de la alimentación han anunciado cambios en sus empaques debido a temores de que cajas hechas con cartón reciclado afecten la salud, según informes obtenidos por la BBC.

Investigadores en Alemania y Suiza determinaron que sustancias tóxicas provenientes de periódicos han contaminado alimentos empacados con cartón reciclado. Las sustancias químicas, conocidas como aceites minerales, provienen de la tinta utilizada por las imprentas.

La mayoría de (los productos) tenían diez veces más aceites minerales que el nivel tolerable. Calculamos que en el largo plazo, y en promedio, podrían exceder 50 veces el límite en promedio e incluso muchos de ellos varios cientos de veces 

Prof. Koni Grob

La empresa británica que fabrica cereales Jordans anunció que dejó de utilizar cartón reciclado, y otras compañías han tomado medidas para garantizar que sus envases no contengan material tóxico. Por su parte, la multinacional estadounidense Kellogg's y la inglesa Weetabix informaron que han tomado pasos para reducir la cantidad de aceites minerales en sus empaques.

Los investigadores han vinculado la exposición a estos aceites con inflamación interna de órganos y cáncer. Científicos en Suiza encontraron que alimentos como pasta, arroz y cereales vendidos en envases de material reciclado contienen entre diez y 100 veces más aceites minerales que el límite tolerado.

Panorama preocupante
En uno de sus informes, los expertos suizos calificaron de "aterradora" la posibilidad de que esas sustancias contaminen los alimentos. Sin embargo, los organismos de seguridad alimentaria del país concluyeron que los consumidores que tienen una dieta balanceada no tienen motivos para preocuparse.

En un comunicado, la británica Jordans dijo que, pese a su credencial como empresa "verde" que durante mucho tiempo ha utilizado gran cantidad de empaques reciclados, decidió abandonar esta práctica por considerar que era lo más sensato. La BBC pudo saber que otras empresas están conscientes de estos peligros, pero ninguna ha seguido los pasos de Jordans.

Al menos una empresa fabricante de cereales anunció que dejará de usar empaques reciclados.

En Europa, más de la mitad del cartón que se utiliza es fabricado con material reciclado. El cartón normal, fabricado en base a pulpa virgen, es más caro y no es suficientemente abundante para reemplazar totalmente al reciclado.

La investigación realizada en Suiza fue liderada por Koni Grob, del laboratorio de seguridad alimentaria del cantón de Zurich. Grob y su equipo efectuaron un trabajo similar en Alemania. En un estudio encargado por el Ministerio de Alimentación de ese país, realizaron pruebas en una muestra de 119 productos procedentes de supermercados alemanes.

La investigación concluyó que los aceites minerales pasan fácilmente a través de las múltiples bolsas plásticas que se colocan para mantener los alimentos secos y frescos. Y mientras más tiempo dura un producto en los estantes de los supermercados, mas aceites minerales absorbe. Grob le dijo a la BBC que alrededor de 30 de los 119 productos analizados no contenían aceites minerales.

"Todos los demás excedieron el límite, y la mayoría de ellos tenían diez veces más que el nivel tolerable. Calculamos que en el largo plazo, y en promedio, podrían superar 50 veces el límite e incluso muchos de ellos varios cientos de veces", afirmó el científico. Según la legislación europea, el límite de hidrocarburos saturados de aceites minerales en los empaques debe ser de 0,6 miligramos por kilogramo.

Doble efecto
Los consumidores tendrían que exponerse a estos alimentos contaminados durante muchos años para estar en riesgo. Investigaciones previas en ratones habían mostrado los peligros que representan estas sustancias para la salud. El profesor Grob explicó que el impacto es doble: uno es la inflamación crónica de algunos órganos internos y el otro es el riesgo de cáncer.

Sin embargo, aclaró que los consumidores tendrían que exponerse a estos alimentos contaminados durante muchos años para estar en riesgo. 

La Federación de Alimentos y Bebidas del Reino Unido, que representa a las compañías del sector, comentó que el estudio suizo "es un buen punto de partida para más investigaciones, pero no suficiente para justificar que se descontinúe el uso del cartón reciclado".

Reacción de las empresas

No obstante, algunas compañías británicas han adoptado medidas para combatir el problema. La filial británica de Kellogg's dijo que está buscando nuevos empaques que le permitan cumplir con sus metas ambientales pero que contengan cantidades significativamente menores de aceites minerales. La compañía también afirmó que está investigando la utilización de bolsas plásticas alternativas para proteger los productos dentro de las cajas.

El estudio del profesor Grob indica que sólo las bolsas de aluminio o las hechas con cierto tipo de plástico constituyen una barrera eficaz para impedir la contaminación de los alimentos con aceites minerales.

Las sustancias tóxicas provienen de la tinta que usan las imprentas. 

Weetabix dijo que utiliza 100% de empaques reciclados porque es mejor para el medio ambiente, pero que está analizando el uso de envases que no contengan periódicos reciclados. "Nuestros datos indican que ninguno de nuestros productos representan un riesgo para los consumidores", aseguró la firma en un comunicado.

Por su parte, el gobierno alemán advirtió a las empresas de alimentos deben tomar medidas urgentes para reducir el riesgo y señaló que estudia posibles regulaciones al respecto. En el Reino Unido, la Agencia para Estándares de Alimentación (Food Standards Agency) realiza su propia investigación para determinar que proporción de aceites minerales tienen los empaques reciclados, no cuanto pasa a los alimentos.

Un alto funcionario de este organismo, Terry Donohoe, dijo: "Si el estudio arroja que hay riesgos, tomaremos medidas inmediatas para proteger al público". Grob explicó que el uso de cartón normal no eliminaría completamente el riesgo. Esto porque, según explicó, los alimentos ya empacados son almacenados y transportados en enormes cajas corrugadas hechas de periódico reciclado, que también son una fuente de contaminación.

Nick Higham - BBC

8 Marzo 2011

Empaques Inteligentes - Una tendencia creciente

Responsable, sustentable y útil, son características de un empaque inteligente. Pero ¿qué hay de la tecnología? El uso de tintas conductivas y hologramas sensibles a la temperatura son un ejemplo de lo que un empaque le puede dar al producto, en función de que la interacción con el usuario sea: un placer.

Actualmente el empaque busca solucionar las necesidades inherentes de contener un producto, de una forma responsable, sustentable y útil. Desde luego todos los empaques protegen al producto, sin embargo, actualmente se empiezan a mostrar nuevos empaques que no solo cumplen esta tarea, sino también hacen más sencilla la interacción con el consumidor o buscan dar a éste una experiencia placentera, estos son los llamados: empaques inteligentes. Las industrias en las cuales es más creciente el desarrollo de estos empaques, son el caso de la alimentaria, farmacéutica o de productos perecederos.

Los empaques inteligentes son la nueva tendencia que está marcando la industria del envase y embalaje, apoyada de las nuevas tecnologías. Ahora vemos empaques que cambian de color dependiendo del estado del producto, hologramas que cambian dependiendo de la humedad o temperatura, empaques que nos muestran información más detallada de los alimentos que contienen, así como fechas de caducidad, inclusive nuevos materiales que permiten auto-repararse, todo con el fin de extender la vida de producto y mejorar su calidad.

Todos estos cambios son parte de la evolución de la tecnología, nuevos materiales,  y de las aplicaciones de los mismos, la industria del envase y embalaje ya no se encuentra explorando, es una tendencia que está creciendo y ganando terreno y  hoy podemos ver aplicaciones reales. Un ejemplo básico es la impresión de los empaques como tal, actualmente existen varios caminos hacia la impresión de gráficos y logotipos, desde la impresión digital, serigrafía, impresión offset, entre otras, y claro en todas la base precio-volumen y desde luego la huella de carbono que representa. Es aquí donde las nuevas tintas pueden marcar la diferencia, conocidas como tintas conductivas, estas son los nuevos medios de comunicación que mencionábamos, imaginemos pequeños circuitos de bajo consumo de energía, que pueden comunicarse con el consumidor final, informándoles desde: información proteínica, de saludo, fechas de caducidad, de embalaje, instrucciones de uso, etcétera. Es realmente algo que revolucionará no solo la industria, hablando de proveedores, marcas y distribuidores, si no que dará el camino para poder comunicar e interactuar de una manera sin precedentes con el consumidor, y esto es solo la tinta de la impresión. Podemos imaginar los alcances que se podrían tener con nuevos materiales, imaginemos una botella que cambie de color dependiendo si este fría o caliente, o que nos muestre en una etiqueta cuando está próximo a caducar el alimento, o que simplemente por logística en los centros de distribución, les muestre el stock o el número de unidades vendidas por día, pero con una mayor cantidad de información que nos da un código de barras.  Esto ya es una realidad hoy en día, cada vez se hace más frecuente el uso de los dispositivos RFID, los cuáles almacenan información muy detallada actualizándose constantemente con la unidad central. También es importante mencionar que no solo es en términos de  comunicación con el usuario, hablando de seguridad, estos pueden ayudar a la prevención de clonación de productos o su uso ilegal, hablando por ejemplo de fármacos. 

Existe un gran potencial para cada industria, donde cada marca puede empezar a utilizar empaques inteligentes, desde luego no sólo nos referimos a aquellos de alta tecnología, ya que la inversión que se requiere muchas veces es difícil de soportar y no tan necesaria para ciertos productos; pero sí hablando de empaques que estén pensados no sólo para ser un mero envase o embalaje con imágenes atractivas, sino como un objeto que facilite la interacción de los usuarios con el producto, teniendo una responsabilidad con el usuario y el medio ambiente, pensado en cada detalle, desde: la materia prima, manufactura, desperdicio de la misma, transporte, uso en punto de venta y el desecho.

El tener un empaque inteligente como mencionábamos, no quiere decir el tener un empaque altamente tecnológico, con sensores y sistemas inteligentes que nos ayuden a  obtener más información, también implica el saber cuál serán los procesos por el cual se obtendrá, y como será su fin de vida; para de esta forma tener un poco más de conciencia acerca de las implicaciones que tiene el hacer una “caja”. 

Pérfil con vocación

El diseñador industrial tiene como reto, desde luego seguir presentando empaques atractivos y que puedan dar un valor agregado al producto, sin embargo, también debe estar atento a los diversos cambios que hay en la industria, para poder aplicar nuevos materiales y tecnologías, de una forma responsable. Desde el diseño, dar una solución integral que sea funcional, atractiva y a su vez que comunique una solución del impacto ambiental que esta genera, dando así también un mensaje responsable al consumidor, que a la par, va evolucionando y mirando hacia productos ecológicos y sustentables.

Enfasis Packaging
31 Octubre 2011