Investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) han creado dispositivos electrónicos ultrafinos y adaptables que se adhieren a cualquier superficie —ya sea biológica o artificial— mediante un sencillo proceso con agua, similar al de las calcomanías infantiles. Estos sensores avanzados permitirán monitorizar el estado de salud de las personas cuando se colocan sobre la piel, así como medir el rendimiento deportivo si se integran en prendas textiles inteligentes.

El desarrollo ha sido llevado a cabo por científicos del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM), quienes han logrado fabricar aparatos tan finos y flexibles que se adaptan perfectamente a todo tipo de tejidos naturales o artificiales sin que se rompan ni se desprendan. Según explica Andrés Castellanos-Gómez, investigador en el ICMM y responsable de este proyecto financiado por el Consejo Europeo de Investigación (ERC), estos dispositivos "tienen que adaptarse perfectamente a superficies blandas, curvas y dinámicamente deformables, manteniendo un rendimiento eléctrico fiable".

Hasta la fecha, la fabricación de esta tecnología constituía un desafío considerable. Aunque los semiconductores bidimensionales representaban materiales prometedores para estas aplicaciones, "su integración en sistemas electrónicos conformables sigue siendo compleja", señala Yigit Sozen, también investigador en el ICMM y coautor principal del estudio. La mayoría de las pruebas actuales de electrónica conformable basada en materiales semiconductores 2D se limitaban a métodos de laboratorio a pequeña escala, lo que encarecía enormemente la producción o resultaba en productos de calidad inferior.

"Uno de los principales obstáculos tiene que ver con la falta de estrategias de fabricación escalables que ofrezcan simultáneamente alta calidad electrónica, bajo coste y procesabilidad a gran escala", comenta Sozen. Esta limitación impedía que los avances de laboratorio pudieran trasladarse a la industria y al mercado de consumo con garantías de viabilidad económica.

Innovación con tecnología de calcomanías

El equipo del CSIC ha descubierto cómo fabricar sensores avanzados en masa, con costes muy reducidos y una aplicación tan sencilla como la de una calcomanía infantil. Los detalles del proceso han sido publicados en la revista científica ACS Nano. Los investigadores han aprovechado que los papeles de transferencia para tatuajes temporales permiten colocar películas ultrafinas "sobre superficies curvas y rugosas como la piel, el vidrio o los plásticos", explica Castellanos-Gómez.

Los científicos del ICMM han superado las limitaciones actuales combinando una tecnología propia de exfoliación mecánica de alto rendimiento rollo a rollo de materiales bidimensionales con sustratos ultrafinos empleados para la transferencia de tatuajes temporales y calcomanías al agua. Para lograrlo, han inventado y patentado un sistema compuesto por dos cilindros que giran enfrentados y que estiran el material seco hasta convertirlo en láminas microscópicas semiconductoras 2D interconectadas con propiedades electrónicas, que posteriormente se colocan sobre el papel comercial utilizado para hacer calcomanías.

Esta innovación permite la fabricación de fotodetectores conformables, termistores y transistores que pueden transferirse directamente a superficies rugosas y curvas como la piel humana, el cuero sintético y las hojas de las plantas. Los dispositivos resultantes pueden producirse a gran escala y con costes muy reducidos, abriendo la puerta a numerosas aplicaciones en el ámbito de la salud, el deporte y la monitorización ambiental.