La electrónica integrada en el plástico se hace más sostenible

La idea de la sostenibilidad ha llegado hasta el desarrollo y la producción de productos innovadores. La innovación ya no solo significa más rápido, mejor y más barato, sino también más limpio, más eficiente energéticamente y más respetuoso con el medio ambiente, hasta permitir un reciclaje más eficiente. En el proyecto ReIn-E, financiado por la UE y que entra en su segunda mitad en enero de 2022, el INM - Instituto Leibniz de Nuevos Materiales (INM) está trabajando con socios del proyecto procedentes de la investigación y la industria para desarrollar materiales y métodos que hagan que la electrónica incrustada en el plástico sea reciclable.

Las aplicaciones modernas de la electrónica requieren una miniaturización cada vez mayor. Esto afecta no sólo a los propios componentes electrónicos, sino también a su combinación con los materiales que los albergan y protegen. Los componentes convencionales suelen ser demasiado voluminosos e inflexibles. Por ello, no es de extrañar que la industria recurra cada vez más a soluciones que ahorren espacio. La idea de integrar los elementos electrónicos directamente en un material de soporte o imprimirlos en él es evidente. Las llamadas tecnologías de electrónica en molde e impresa son económicas, permiten nuevos diseños y ahorran espacio, peso y material.

Estos son los mejores requisitos para su uso en vehículos o electrodomésticos, si no fuera por una grave desventaja: ¡será un reto volver a retirar la electrónica de los aparatos al final de su vida útil! Incluso con los componentes convencionales de metal y plástico, la separación del material y su posterior reciclaje son difíciles; con la electrónica integrada en polímeros, es casi imposible.

Aquí es donde entra ReIn-E: El objetivo del proyecto es desarrollar diseños y materiales sostenibles que permitan el reciclaje de los componentes. En el INM, el equipo dirigido por el profesor Tobias Kraus está investigando una capa que se aplica entre el polímero y el metal. Esta capa de desprendimiento debe ser tal que garantice una adhesión óptima de los dos componentes durante el uso del dispositivo y permita volver a separar el plástico y el metal en caso necesario.

Tobias Kraus explica el enfoque de la investigación: "Se aplica una solución de agua y alcohol polivinílico (PVA) a la superficie de un sustrato polimérico en el que se van a integrar materiales electroconductores. El PVA es un polímero soluble en agua y se comporta de forma similar a la sal de mesa: se disuelve en el líquido y puede volver a su estado sólido original calentando y evaporando el agua. Al añadir agua, la película de PVA vuelve a ser líquida. De este modo, los distintos materiales de la electrónica impresa y en molde pueden conectarse primero a través de la capa de PVA y luego separarse de nuevo. Así, cuando el dispositivo ya no se utiliza, sus componentes pueden reciclarse por separado".

Además del desarrollo de la capa de liberación, el INM también trabaja en la síntesis de pastas y tintas especiales para la impresión de circuitos electrónicos, complementando así las tareas del proyecto de los socios de Bélgica y Alemania: el Centro Terre et Pierre está especializado en procesos de reciclaje de residuos sólidos y chatarra electrónica y desarrolla métodos para la recuperación de los metales y los polímeros; la Hahn-Schickard-Gesellschaft für Angewandte Forschung imprime la electrónica y comprueba el rendimiento y la estabilidad de los materiales y las estructuras impresas e integradas; y, por último, el Centro de Investigación Tecnológica Sirris fabricará los componentes integrados a partir de los diseños y materiales desarrollados.

Una característica especial del proyecto ReIn-E es la participación de las pequeñas y medianas empresas (PYME), que podrían desempeñar un papel clave en la transformación sostenible de la fabricación de productos electrónicos. Se les permitirá ayudar a dar forma y sacar provecho de la transición de la tecnología convencional a la electrónica integrada.