Computadoras como el ENIAC, una de las primeras de la historia, estaban formadas por 7.648 válvulas de vacío y 7.200 diodos de cristal, ya que en 1946, fecha en la que se terminó de construir este artefacto, la electrónica aún no había sufrido la gran revolución del transistor. El transistor bipolar fue desarrollado en 1947 en los Laboratorios Bell por John Bardeen, Walter Houser Brattain y William Bradford Shockley, quienes obtuvieron el Premio Nobel de Física en 1956 por desarrollar un componente que sustituyó las válvulas de vacío y se convirtió en el pilar fundamental sobre el que pivotan los dispositivos electrónicos que hoy en día conocemos y donde, por ejemplo, un procesador como el Intel Core i7 que vemos en el mercado aloja alrededor de 730 millones de transistores MOS.
El transistor marcó un antes y un después en la ingeniería electrónica y, en estos años, hemos visto cómo se han perfeccionado las tecnologías y procesos de fabricación para conseguir transistores cada vez más pequeños y dispositivos cada vez más potentes y rápidos, aumentándose la escala de integración y desarrollándose sistemas completos en un único chip (SoC). Si bien es cierto que cada vez nos acercamos más a los límites del silicio como base de nuestra tecnología electrónica y el grafeno se postula como el material clave para apoyar la nueva generación de dispositivos electrónicos, hace tiempo que venimos observando un nuevo paradigma en el ámbito del desarrollo de sistemas electrónicos, una tendencia que parece sacada de una película de ciencia ficción pero que comienza a ser una realidad comercial cada vez más cercana: la electrónica flexible.
Dispositivos electrónicos flexibles
Aunque el grafeno se haya convertido en el material estrella del que se habla continuamente y, sin duda, será clave para la nueva generación de dispositivos electrónicos en cuanto a su capacidad de procesamiento, velocidad de funcionamiento y aumento de la escala de integración, este material junto, a otros nuevos materiales, está abriendo la puerta a una nueva generación de dispositivos que «rompen» con los factores de forma fijos y nos podrían ofrecer dispositivos que se pueden curvar, estirar o doblar sin que se rompan o dejen de funcionar y que, incluso, son capaces de recuperar su forma original.
Imagen: Purdue University
Grafeno, nanotubos de carbono, plásticos y materiales orgánicos son algunos de los nuevos sustratos que se están utilizando para desarrollar dispositivos electrónicos semiconductores que, además, presentan propiedades mecánicas que permiten que podamos doblarlos o estirarlos. Puede sonar raro y, quizás, cercano a la ciencia-ficción, pero es un concepto que ya vimos hace tiempo con el concepto del Nokia Morph y que comienza a hacerse realidad con dispositivos que, por ejemplo, pudimos ver en el pasado CES.
Pensemos en una pantalla que se puede doblar o enrollar por completo como si fuese un periódico, un e-reader tan delgado como el papel que, además, podemos manipular como si fuese papel con la ventaja de poder cargarle contenidos y guardarlo en cualquier parte; una imagen futurista que ya comienza a ser una realidad.
¿Y cómo es posible desarrollar un dispositivo flexible? Este nuevo paradigma requiere un cambio en los procesos de fabricación y, por supuesto, también está abriendo la puerta a la entrada de nuevos materiales sobre los que desarrollar dispositivos electrónicos. De hecho, este cambio en el proceso de fabricación es consiguiendo que, además, los dispositivos sean más baratos y robustos con lo que se consiguen también nuevos escenarios de aplicación y el desarrollo de nuevas aplicaciones.
Imagen: UniPixel
Trabajar con materiales orgánicos y biocompatibles también permite que este tipo de dispositivos se postulen como la base sobre la que construir una nueva generación de circuitos y sensores que se puedan usar como implantes que tras su vida útil se pueda disolver en el cuerpo (como las suturas de seda que se usan en cirugía) y que además se puedan adaptar a cualquier forma sin que dejen de funcionar.
Este tipo de dispositivos se pueden fabricar en grandes cantidades porque, a diferencia de los procesos de fabricación tradicionales (con las salas blancas, los procesos fotolitográficos, deposiciones de material, etc), los dispositivos se pueden «imprimir» directamente sobre el sustrato y la tinta se sustituye por compuestos que emulan las deposiciones de material; es decir, se aligera mucho el proceso y se disminuyen mucho los costes.
Un nuevo paradigma lleno de posibilidades
Las posibilidades de los dispositivos electrónicos flexibles son enormes, máxime si tenemos en cuenta que este tipo de dispositivos están resultando bastante baratos y versátiles. Además de las pantallas flexibles, en las que trabajan fabricantes como HP o Atmel, se trabaja en nuevos sistemas de iluminación ligeros y de bajo consumo, sensores biocompatibles, e-books que imiten el papel o disparar el desarrollo de dispositivos en la senda del wearable computing
Gracias a estos dispositivos, por ejemplo, podríamos deslizar un sensor dentro de una grieta en un pilar de hormigón para realizar medidas del deterioro de una estructura sin necesidad de realizar un taladro o una hendidura en la estructura. También podríamos controlar los precintos de garantía de un embalaje emplazando precintos con sensores o desarrollar dispositivos versátiles cuyas pantallas se puedan adaptar al espacio que tengamos disponibles (ideal para viajar en clase turista en un avión).
El futuro ya está aquí
Cuando hablamos de dispositivos electrónicos flexibles parece que estemos hablando de algo lejano o sacado de una historia de ciencia-ficción pero, realmente, nos encontramos ante una realidad muy cercana.
Durante el pasado CES pudimos ver PaperTab, un dispositivo creado por Plastic Logic que nos presenta una tableta con pantalla flexible de 10,7 pulgadas de tamaño y el grosor de casi una hoja de papel que, además, permite la «fusión» de varias de estas tabletas para crear una superficie de proyección mucho más grande o detectar si estamos sosteniéndolo en nuestras manos o si lo apoyamos sobre una mesa, adaptando la interfaz gráfico a esta situación. PaperTab, por ahora, sigue siendo un prototipo pero materializa este nuevo paradigma y sus posibilidades de uso.
A princpios de año se habló mucho del smart watch que podría estar preparando Apple, un dispositivo que podría estar basado en el Willow Glass, un cristal flexible que también nos prepara a esta nueva ola de dispositivos electrónicos que se pueden doblar sin que se rompan y que, claro está, se podrían proteger con este cristal tan extraordinario. De hecho, fabricantes de sensores y circuitos integrados como Atmel, tal y como comentábamos antes, ya han desarrollado sensores para pantallas táctiles flexibles usando materiales flexibles sobre los que depositan tinta conductiva y, por tanto, literalmente imprimen el circuito sobre el sustrato a utilizar.
Hace un par de meses, la Northwestern University de Chicago y la Universidad de Illinois presentaron una batería que se podía estirar sin que perdiese su funcionalidad y era capaz de resistir una tracción que la estirase hasta 3 veces su tamaño y volver a su estado original almacenando alrededor de 8-9 horas de energía (aunque, por ahora, el prototipo solamente es capaz de aguantar 20 ciclos de carga). Este proyecto, si lo combinamos con todo lo que hemos visto, es una pieza más del rompecabezas que formará la nueva ola de dispositivos que veremos llegar al mercado en los próximos años.
Los smartphones también podrían ser un importante cambio de aplicación de la electrónica flexible y, recordando el concepto del Nokia Morph, nuestros terminales podrían cambiar su forma para avisarnos de una llamada entrante o un nuevo mensaje por leer. Al menos esa es la idea que están desarrollando en el Human Media Lab de la Queen’s University de Canadá con el proyecto MorePhone. Este proyecto, en el que también colabora Plastic Logic (la empresa responsable de PaperTab), consiste en un smartphone bastante singular que es capaz de cambiar su forma cuando nos está entrando una llamada, una forma alternativa al tono de llamada o la vibración con la que avisar al usuario y que nos presenta un terminal móvil extremadamente plano y completamente táctil que, además, se puede plegar y variar su forma.
Imagen: LG
Tabletas, televisores de pantalla curva, baterías que se pueden estirar, sensores biocompatibles o teléfonos móviles que cambian su forma son algunos de los ejemplos reales de dispositivos electrónicos flexibles que se están desarrollando en todo el mundo, un amplio abanico de casos de uso que nos muestran que el «futuro ya está aquí» y que este tipo de dispositivos son una realidad que, incluso, pueden cambiar el mundo de la medicina y la cirugía con guantes de látex equipados con sensores que hagan que los facultativos ganen en sensibilidad mientas operan y los guantes transmitan señales que lleven a la yemas de sus dedos el tacto del tejido que están cortando con el bisturí.
La electrónica flexible nos abre la puerta a una nueva generación de dispositivos mucho más adaptables al uso cotidiano que ya comienza a irrumpir en el mercado y que, en poco tiempo, comenzará a ser cada vez más común.
