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Lunes, 30 enero 2012
Ingeniería

Circuitos eléctricos capaces de autorrepararse

Cuando un diminuto circuito dentro de un chip sufre una rotura que impide el paso de la electricidad, el chip entero, o incluso el dispositivo entero, deja de funcionar.

Pero si los circuitos pudieran autorrepararse, y tan rápido que el usuario nunca supiera que hubo un problema, el dispositivo vería aumentada su longevidad de modo espectacular. Este concepto, que hasta no hace mucho tiempo era exclusivo de la ciencia-ficción, ahora cuenta con un diseño que acaba de ser probado con éxito.

Un equipo de ingenieros de la Universidad de Illinois ha desarrollado un sistema de autorreparación que restaura la conductividad eléctrica de un circuito que ha sufrido una rotura. Además, el sistema lo hace en un plazo muy breve, del orden de millonésimas de segundo.

El trabajo lo ha realizado el equipo del ingeniero aeroespacial Scott White, la ingeniera y experta en ciencia de los materiales Nancy Sottos y el químico Jeffrey Moore.

En vez de tener que incluir circuitos de reserva en el chip, o un sistema de detección y diagnóstico de fallos, el nuevo material para circuitos está diseñado para resolver por sí mismo el problema de una rotura en un circuito.

En los chips convencionales, una rotura en cualquier punto de un circuito puede llegar a dejar inactivo al chip completo.

En general, no resulta práctico reparar de modo manual un circuito de un chip. A veces, el punto del desperfecto ni siquiera es accesible, como sucede en un circuito multicapa. Normalmente, se reemplaza al chip completo. Lo mismo sucede con una pila eléctrica. No resulta práctico desmontarla e intentar encontrar la fuente del fallo.

A diferencia de otros dispositivos electrónicos, la mayoría de los aparatos electrónicos domésticos no están diseñados para durar mucho tiempo, lo que obliga al consumidor a reemplazarlos a menudo, aumentando así con más rapidez el volumen de la basura electrónica, y agravando las dificultades para procesarla. Sí están diseñados para soportar averías los dispositivos de otras clases, como los que van a bordo de vehículos espaciales o forman parte de equipamiento militar con alto valor estratégico. Esos aparatos deben funcionar en perfectas condiciones hasta el final de su periodo de servicio, y el modo de lograrlo es recurrir a la redundancia. Con los suficientes circuitos de repuesto, si uno sufre una rotura, otro u otros asumen su trabajo. Esto, por supuesto, encarece de manera notable el dispositivo.

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Con el nuevo sistema, cuando un circuito experimenta una rotura que interrumpe el flujo de la electricidad, en cuestión de microsegundos se abren diminutas cápsulas dispersas en la zona y un metal líquido rellena inmediatamente la fisura, restableciendo el flujo eléctrico del circuito. Los investigadores han comprobado en los experimentos que 9 de cada 10 muestras se autorrepararon alcanzando el 99 por ciento de su conductividad eléctrica original, incluso disponiendo sólo de una pequeña cantidad de microcápsulas.

El sistema de autorreparación también tiene las ventajas de ser autónomo y de poder actuar en los sitios específicos donde se ha producido una rotura. Sólo se abren las microcápsulas que son interceptadas por una fisura, así que la reparación sólo tiene lugar en el punto dañado. Además, el sistema no requiere de intervención humana alguna, ni siquiera para hacer un diagnóstico. Ésta es una cualidad valiosísima para casos en los que resulta imposible acceder al punto de la rotura para efectuar manualmente la reparación, como por ejemplo en un chip de una sonda espacial a gran distancia de la Tierra, o en ciertas partes de un avión mientras éste se halla en pleno vuelo.

En el trabajo de investigación y desarrollo también han colaborado Benjamin Blaiszik, Sharlotte Kramer, Martha Grady y David McIlroy.


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