Antoine Legrain, candidato a doctorado en la Universidad de Twente, ha desarrollado un método para diseñar microtecnología en tres dimensiones. La mini-electrónica existente en computadoras y teléfonos inteligentes, por ejemplo, es fuertemente bidimensional y está construido sobre una capa muy delgada. En un micro mundo en 3D, se pueden insertar más transistores en una caja, por lo que obtenemos más memoria o procesadores más rápidos. Legrain se inspiró en su trabajo en Origami, el arte japonés de plegar, que aplica a nivel micro. En este caso, trabaja con estructuras que tienen el diámetro de un grano de sal.
La microtecnología ha cambiado radicalmente nuestras vidas, tanto en electrónica como en mecánica. Todos se encuentran con esto todos los días y usan ejemplos exitosos, como el acelerómetro en los teléfonos inteligentes o el sensor en los airbags de los automóviles. Sin embargo, Todavía se pueden hacer grandes avances en microtecnología. Las aplicaciones actuales son bidimensionales. Todo se coloca sobre una fina capa de vidrio o silicona, que se utiliza en forma pura para la producción de chips semiconductores, por ejemplo, en teléfonos inteligentes.
"Un micromundo tridimensional ofrece enormes beneficios", dice Legrain. "Además de la electrónica, también podemos miniaturizar objetos mecánicos tridimensionales del macromundo ".
Origami a nivel minúsculo
La técnica que describe Legrain en su tesis doctoral puede constituir la base de una nueva técnica de producción tridimensional que evita las limitaciones de la actual microtecnología bidimensional. Una de las formas más elegantes de crear estructuras tridimensionales, es mediante plegado. El epítome de esta técnica es Origami, el arte japonés de plegar, que examinó en detalle. En su tesis doctoral muestra que el Origami se puede aplicar en todo tipo de niveles (ver figura):desde paneles solares y robots hasta ahora, por lo tanto, la aplicación especial de Origami con un diámetro de 200 micrones (0,2 milímetros), del tamaño de un grano de sal.
"Por supuesto, no podemos doblar a microescala con nuestros dedos, y se requieren trucos, "dice Legrain." Utilizo la tensión superficial de los líquidos para doblar microestructuras. Hacemos esto evaporando pequeñas gotas de agua. Las gotitas se aplican a estructuras flexibles, que en consecuencia se pliegan. Si lo diseñamos correctamente, la estructura permanece plegada después de la evaporación porque las partes quedan pegadas. Y luego ha creado una estructura 3D ".
Siguiente paso:producción en masa
Legrain describe en su tesis doctoral que el método más sencillo para aplicar pequeñas gotas es con una jeringa. "Este método es menos adecuado para la producción en masa, sin embargo. Por lo tanto, Examinamos si es posible forzar la gota a través de un pequeño canal en el reverso de la estructura a plegar. Esto fue exitoso aunque el plegado a gran escala de miles de estructuras al mismo tiempo está todavía muy lejos. Al plegar estructuras tridimensionales debemos evitar plegarlas totalmente planas. Esto se puede lograr fácilmente eligiendo cuidadosamente el orden de plegado, o usando toques especiales ".
Conexiones eléctricas
En su tesis doctoral, Legrain muestra varios ejemplos de esta última técnica. "Las estructuras mecánicas plegadas son interesantes, pero tienen una aplicación limitada. Por lo tanto, hemos examinado si podemos realizar conexiones eléctricas a las partes móviles. Eso es posible si las conexiones están bien diseñadas. Para la producción en masa, es fundamental que se puedan plegar miles de estructuras al mismo tiempo. Sumergiendo un recipiente con miles de cintas en agua y luego dejándolo secar, era posible doblarlos de una vez. Creemos que es posible plegar estructuras más complejas de la misma manera, pero esto todavía requiere una investigación de seguimiento detallada. Las perspectivas son prometedoras, sin embargo."
