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Juguetes Con Dispositivos Electrónicos En Sustratos Plásticos


Enviado por   •  9 de Agosto de 2011  •  2.159 Palabras (9 Páginas)  •  898 Visitas

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Juguetes con dispositivos electrónicos en sustratos plásticos

Construidos a partir de materiales orgánicos e híbridos

9 de diciembre de 2009

La electrónica contemporánea evoluciona de un modo que resulta difícil realizar un seguimiento permanente de su progreso. Como norma general, los dispositivos electrónicos se realizan y se comercializan en soporte cristal (televisiones, ordenadores portátiles, móviles, etc.). No obstante, los proyectos de investigación recientes se centran en utilizar los dispositivos plásticos como soporte por motivos de funcionalidad, rendimiento y economía.

Josefa Galvañ, Asunción Martínez y Ana Sánchez de Aiju; Laura López, Cristina Casellas y Nuria Guilera de Cetemmsa; y Cristina Pozo y Ana Viñuales de Cidetec

Los ‘plastic electronics’ representan una nueva rama de la electrónica cuya finalidad es la fabricación de dispositivos sobre sustratos plásticos a partir de materiales orgánicos e híbridos. Esta nueva tecnología da lugar a dispositivos ligeros de mayor flexibilidad facilitando su incorporación sobre determinados artículos e incluso permitiendo el desarrollo de dispositivos que se enrollan o se pliegan sobre sí mismos. Por otro lado, se trata de una tecnología económica tanto por el tipo de materiales empleados como por la sencillez de las técnicas de fabricación.

Dispositivos ligeros de mayor flexibilidad que facilitan su incorporación sobre determinados artículos e incluso permiten enrollarse o plegarse sobre sí mismos

El desarrollo experimental de estos dispositivos es lo que ocupa a los miembros del consorcio PlaseToy, Cidetec (Centro de Tecnologías Electroquímicas) y Cetemmsa, con la finalidad última de su incorporación en juguetes y otros artículos de uso infantil. Éste programa, financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovación, está coordinado por Aiju, Asociación de Investigación de la Industria del Juguete, Conexas y Afines.

Los dispositivos ‘plastic eletronic’ a desarrollar en el proyecto se pueden agrupar en:

• Dispositivos electroópticos: se desarrollarán tres tipos diferentes, en concreto electrocrómicos, PDLC (Polymer Dispersed Liquid Crystals) y electroluminiscentes (EL). En todos ellos se aprovecha la acción de un campo eléctrico para provocar un efecto óptico diferente. La incorporación de estos dispositivos permitirá aportar mayor valor añadido al producto final, ajustándose al cumplimiento de la normativa eléctrica de aplicación en juguetes.

• Interruptores táctiles flexibles: se desarrollarán con el objetivo de sustituir todo tipo de teclas y botones por zonas de contacto dentro de la misma pieza, permitiendo homogeneizar el juguete, facilitando su diseño y evitando la realización de moldes adicionales. Además, ofrece mayores garantías de seguridad del juguete puesto que se evitan piezas pequeñas que puedan desprenderse.

• Circuitos electrónicos flexibles plásticos: el desarrollo de este tipo de circuitos evitará el empleo de cables y soldaduras, facilitando el diseño del artículo, disminuyendo la generación de residuos eléctricos y electrónicos y facilitando el cumplimiento con la directiva RoHS, que resulta dificultoso acometer con las técnicas actuales.

Figura 1. Representación esquemática del funcionamiento de un dispositivo PDLC y dispositivo preparado en Cidetec.

Se trata de una tecnología económica tanto por el tipo de materiales empleados como por la sencillez de las técnicas de fabricación.

Polymer Dispersed Liquid Crystals (PDLC)

La tecnología denominada ‘Polymer Dispersed Liquid Crystals’ (PDLC) se basa en la dispersión de micro gotas de un cristal líquido en una matriz polimérica. La diferencia entre los índices de refracción del cristal líquido y el polímero provoca una elevada dispersión de la luz (scattering) que hace que el material presente un aspecto traslúcido. Cuando un film de este tipo de material se coloca entre dos electrodos transparentes y se aplica una corriente alterna, el aspecto cambia de traslúcido (estado off) a transparente (estado on) debido a la orientación de las moléculas de cristal líquido en paralelo a la dirección del campo eléctrico, (Figura 1).

Una de las principales ventajas de esta tecnología son los bajos tiempos de conmutación (del orden de decenas de milisegundo), si bien hay que señalar que no posee efecto memoria por lo que se requiere un aporte de corriente no sólo para provocar la conmutación al estado transparente sino también para mantener dicho estado. Por otro lado, la utilización de un polímero como matriz les confiere ciertas propiedades mecánicas, permitiendo la preparación de películas de gran superficie. Además, dicha naturaleza polimérica hace posible la utilización de sustratos plásticos permitiendo la fabricación de dispositivos flexibles y ligeros.

Por lo que respecta a las aplicaciones de la tecnología PDLC, sus características electroópticas la convierten en una excelente candidata para la construcción de ventanas inteligentes, principalmente para su aplicación en el sector residencial y de automoción. Otra de las aplicaciones más extendidas es como separadores o ventanas de privacidad controlables eléctricamente en oficinas, hospitales, escaparates, etc.

Ejemplo de ventana inteligente y filtros utilizados preparados a partir de tecnología electrocrómica.

Aprovechando la experiencia de Cidetec en el desarrollo de dispositivos electroópticos, se han iniciado trabajos de investigación encaminados a la preparación de materiales y dispositivos basados en la tecnología PDLC, no sólo en sustrato cristal sino también en sustrato plástico dadas las ventajas y posibilidades que ofrece éste último. Hasta el momento se han preparado composites utilizando una mezcla de cristal líquido neumática y una matriz polimérica de diferente naturaleza, variando parámetros como la composición y el proceso de separación de fases, que han permitido la fabricación de pequeños dispositivos de hasta 5 x 5 centímetros cuadrados.

Hasta el momento se han preparado composites utilizando una mezcla de cristal líquido neumática y una matriz polimérica de diferente naturaleza

Dentro del proyecto Plasetoy, se ha comenzado a trabajar en el desarrollo de dispositivos con funcionamiento en ‘modo reverso’, es decir, que se muestren transparentes en el estado 'off' y traslúcidos en el estado 'on' modificando

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