Películas de nanocables de cobre y níquel, material ideal para la electrónica impresa

Se ha logrado crear, con un proceso barato, una nueva clase de nanocables conductores de electricidad y flexibles. Estos nanocables, hechos de cobre y níquel, y en forma de películas delgadas, conducen la electricidad incluso bajo condiciones que acaban mermando esa capacidad conductora en nanocables de sólo plata o de sólo cobre.

Dado que las películas hechas con nanocables de cobre-níquel son estables y relativamente baratas de producir, constituyen una opción atractiva para usar en la electrónica impresa, en productos como el papel electrónico, los envases inteligentes y la ropa interactiva.

Los nuevos nanocables de cobre-níquel son el nanomaterial más reciente desarrollado por el grupo del químico Benjamin Wiley, de la Universidad Duke, en Durham, Carolina del Norte, Estados Unidos, como una posible alternativa económica al óxido de estaño e indio (ITO, por sus siglas en inglés). Este material se usa en las pantallas de teléfonos móviles (celulares), lectores de libros electrónicos e iPads.

El indio, con un precio de entre 600 y 800 dólares por kilogramo, es un elemento caro. La mayor parte de este material se extrae y exporta desde China, que está reduciendo las exportaciones, con la consecuencia de que el precio del indio aumenta todavía más. El óxido de estaño e indio se deposita como un vapor en un proceso de recubrimiento bastante caro y lento, lo que se agrega al precio del indio. Y la película resultante es quebradiza.

El año pasado, el laboratorio de Wiley creó películas de nanocables de cobre que se pueden fabricar con el material depositándose a partir de un líquido en un proceso de recubrimiento rápido y barato. Estas películas conductoras son mucho más flexibles que la de ITO actual. El cobre también es mil veces más abundante y cien veces más barato que el indio.

Sin embargo, un problema con las películas de nanocables de cobre es que tienen una coloración anaranjada no deseable en una pantalla que deba mostrar imágenes de cierta calidad gráfica. Las películas basadas en el cobre también se oxidan gradualmente cuando se exponen al aire, sufriendo la misma reacción química que pone verdosos a los tubos de cobre.

Sin embargo, el níquel raramente se pone verde. Wiley se preguntó si la oxidación de los nanocables de cobre se podría impedir agregando níquel. Él y Aaron Rathmell desarrollaron un método para mezclar níquel en los nanocables de cobre.

Las pruebas demuestran que las películas de nanocables de cobre-níquel tendrían que permanecer expuestas al aire a la temperatura ambiente durante 400 años antes de perder el 50 por ciento de su conductividad eléctrica. Los nanocables de plata perderían la mitad de su conductividad en 36 meses bajo las mismas condiciones. Los nanocables de cobre durarían sólo 3 meses.

Sin embargo, los nanocables de cobre-níquel no son por ahora, ni en un futuro cercano, una opción atractiva para reemplazar al óxido de estaño e indio en las pantallas planas. En bastantes casos, las películas de nanocables de cobre-níquel no pueden aún conducir la misma cantidad de electricidad que el ITO.

En cambio, las películas de nanocables de cobre y níquel sí son ya un material atractivo para las aplicaciones donde el ITO no puede utilizarse, como en la electrónica impresa.

La mayor estabilidad de los nanocables de cobre-níquel los hace una buena alternativa tanto al cobre como a la plata para aplicaciones que requieren un nivel estable de conductividad eléctrica para un tiempo superior a unos pocos años, lo que es con toda seguridad importante para bastantes aplicaciones de la electrónica impresa. El bajo costo y la alta velocidad de estos procesos para imprimir electrónica los hacen atractivos para la producción masiva de células solares y LEDs.