Las tecnologías de nanotinta e impresión espacial allanan el camino para la producción de electrónica basada en el espacio
por Clarence Oxford
Los Ángeles CA (SPX) 25 de noviembre de 2024
Los investigadores de la Universidad Estatal de Iowa han llevado sus innovadoras tecnologías de impresión a los cielos, literalmente. Dirigidos por Shan Jiang, profesor asociado de ciencia e ingeniería de materiales, y Hantang Qin, ahora profesor adjunto en la Universidad de Wisconsin-Madison, el equipo exploró el potencial de su nanotinta y sistema de impresión en las condiciones de microgravedad del espacio.
La tinta, hecha a partir de nanopartículas de plata sintetizadas con polímeros de origen biológico, se vuelve conductora de electricidad después del tratamiento térmico. Esta capacidad permite la impresión de circuitos eléctricos. La impresora, que utiliza la impresión electrohidrodinámica, puede inyectar tinta bajo un campo eléctrico a resoluciones ultrafinas, eliminando la dependencia de la gravedad para la deposición. La combinación podría permitir a los astronautas reparar equipos o producir componentes electrónicos avanzados en el entorno de gravedad cero del espacio.
Pruebas en microgravedad
Los experimentos se realizaron a bordo de una aeronave de la NASA que realizó maniobras parabólicas para simular la microgravedad. Jiang describió los vuelos como una “montaña rusa”, en la que la aeronave oscilaba entre altitudes de 24,000 y 32,000 pies. Cada inmersión proporcionaba unos 10 segundos de gravedad cero, lo que ofrecía a los investigadores breves períodos de tiempo para probar su tecnología.
“Fue emocionante y nuevo”, dijo Jiang, aunque la experiencia implicó desafíos, como el mareo y la necesidad de una preparación meticulosa. Las primeras pruebas enfrentaron contratiempos cuando las vibraciones hicieron que la impresora perdiera estabilidad. Sin embargo, con ajustes y vuelos adicionales, el equipo logró resultados prometedores.
"Este experimento de microgravedad de prueba de concepto demuestra la capacidad única de la impresión [electrohidrodinámica] en condiciones de gravedad cero y abre un nuevo camino para la futura fabricación a pedido en el espacio", escribieron los investigadores en un artículo publicado por 'American Chemical Society Applied Materials and Interfaces'.
Una nanotinta revolucionaria
Una innovación clave del laboratorio de Jiang fue el desarrollo de un método único para sintetizar la nanotinta utilizando nanopartículas de plata. La tinta incorpora un polímero de origen biológico, la 2-hidroxietilcelulosa, que se deriva de la biomasa vegetal. Este material, que normalmente se utiliza como agente espesante, demostró ser un componente estable y rentable para la impresión por inyección de tinta de alta resolución.
“Hay mucha biomasa en Iowa”, señaló Jiang. “Por eso, siempre estamos tratando de utilizar estas moléculas de origen biológico. Con ellas se crea un polímero maravilloso que hace todo por nosotros”.
Sara Nelson, directora del Consorcio de Becas Espaciales de la NASA en Iowa, destacó la importancia del proyecto: “Estamos encantados de haber apoyado la investigación del Dr. Jiang. Su trabajo ha ayudado a construir la infraestructura de investigación de Iowa y es una parte importante de la misión estratégica de la NASA”.
La Fundación de Investigación de la Universidad Estatal de Iowa ha presentado una patente para la nanotinta y su tecnología asociada, que ahora está disponible para su licencia.
Hacia el futuro de la fabricación espacial
“Este éxito es solo el comienzo”, afirmó Jiang. “A medida que la humanidad se adentra cada vez más en el espacio, la necesidad de fabricar productos electrónicos a pedido en órbita ya no es ciencia ficción; es una necesidad”.
El equipo ya está considerando el desarrollo de sistemas de impresión 3D capaces de producir componentes electrónicos adicionales, incluidos semiconductores. Jiang destacó el desafío más amplio: "No se puede simplemente fabricar un componente y ensamblar un dispositivo electrónico".
A medida que avanza la exploración espacial, tecnologías como la impresión 3D basada en nanotintas podrían convertirse en un componente crítico de la fabricación in situ, permitiendo a los astronautas construir y reparar equipos esenciales lejos de la Tierra.
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- Fuente: https://www.spacedaily.com/reports/Nanoink_and_space_printing_technologies_pave_the_way_for_space_based_electronics_production_999.html
