Crece el mercado de sensores impresos y flexibles

Algo que puede parecer muy tecnológico, restringido a entornos médicos e industriales, está mucho más cerca de nosotros de lo que creemos. Hablamos de sensores que miden diversas magnitudes, como la temperatura y la humedad. Una de las clases de esta tecnología son los sensores impresos, producidos en sustratos flexibles, cuyo mercado se espera que alcance los 960 millones de dólares en 2034, según un reciente informe de IDTechEx.

Al ser capaces de medir multitud de propiedades, como el tacto, la fuerza, la presión, el desplazamiento, las señales eléctricas y la concentración de gases, estos sensores tienen una aplicación muy cercana a nosotros: se utilizan en los coches para detectar la ocupación de los asientos. Sin embargo, también pueden verse en ámbitos como la sanidad, la electrónica de consumo, la logística y los wearables.

La fabricación de electrónica convencional, en la que se graba una lámina de cobre sobre una placa de circuito impreso, es una tecnología bien establecida. Entonces, ¿por qué adoptar la electrónica impresa flexible? Según IDTechEx, las principales ventajas son la posibilidad de disponer de un formato flexible y potencialmente extensible y la capacidad de producir grandes superficies. “En el caso de las placas de circuito impreso que utilizan laminado de cobre, los componentes suelen ensamblarse en “islas rígidas” utilizando métodos estándar de hoja a hoja”, detalla el informe.

IDTechEx predice que, aunque los sensores impresos y flexibles que miden la fuerza seguirán dominando la cuota de ingresos, otras aplicaciones deberían ver aumentar su adopción. Por ejemplo, los sensores impresos se están adoptando en dispositivos de electrónica de consumo como portátiles y herramientas eléctricas. En el sector de la automoción, están ayudando a controlar la batería y la interfaz hombre-máquina. Y en el sector sanitario, la flexibilidad y elasticidad de los sensores impresos flexibles los hacen interesantes para su uso en plantillas sensibles a la presión que controlan la marcha, por ejemplo. “Las tecnologías híbridas de modelos impresos representan un nuevo avance en el sector actual de los sensores y deberían impulsar casos de uso totalmente innovadores”, dice el informe de IDTechEx.

El estudio de IDTechEx evaluó ocho tecnologías de sensores impresos: sensores piezorresistivos impresos y sensores de fuerza, sensores piezoeléctricos, fotodetectores, sensores de temperatura, sensores de deformación, sensores de gas, sensores táctiles capacitivos y electrodos vestibles. El informe también analiza las áreas de innovación en la fabricación de sensores impresos, como los materiales emergentes y la tecnología subyacente a los procesos de fabricación. Además, el documento contiene previsiones del mercado de sensores impresos y flexibles a 10 años vista.

Ventajas también en los procesos de fabricación

Además de nuevas posibilidades de aplicación, los sensores impresos y flexibles ofrecen ventajas en cuanto al enfoque de fabricación. Al sustituir la eliminación sustractiva del cobre chapado por la deposición aditiva de tinta conductora, se pueden reducir los residuos y facilitar la fabricación con la creación rápida de prototipos y ajustes sencillos del diseño.

El informe IDTechEx también evalúa una serie de innovaciones de fabricación y sus perspectivas, que van desde la electrónica 3D totalmente aditiva a la electrónica moldeada y los nuevos métodos de impresión digital.

En el campo de los materiales, los sensores impresos y flexibles utilizan tintas conductoras con diversas composiciones y atributos. Predominan las tintas viscosas basadas en copos de plata para serigrafía, pero otras alternativas, como las tintas con nanopartículas y sin partículas, están ganando terreno para aplicaciones específicas, como el blindaje contra interferencias electromagnéticas. Según IDTechEx, una tendencia notable es el desarrollo de tintas de cobre, que prometen costes mucho más bajos que sus homólogas de plata. Los avances técnicos han podido resolver en gran medida los problemas de oxidación, con lo que las tintas de cobre están muy cerca de su uso comercial.

Otros materiales han contribuido a la viabilidad de los sensores impresos y flexibles. Por ejemplo, la soldadura a temperatura ultrabaja y los adhesivos conductores anisótropos alineados con el campo permiten fijar con seguridad componentes como los LED a sustratos más baratos y térmicamente frágiles. Además, los polímeros piezoeléctricos imprimibles ayudan en la detección de vibraciones, y los nanotubos de carbono funcionalizados, en la detección de iones.