El ICMM-CSIC participa en un proyecto internacional que fabricará cerámicas conductoras con un proceso más rápido y con menor coste ambiental.
El Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), organismo adscrito al Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades, participa en un proyecto internacional con relevancia para la industria de los semiconductores, aquella que diseña y fabrica los chips que integran toda la tecnología de nuestro día a día. El equipo científico fabricará un nuevo tipo de cerámicas conductoras de electricidad (electrocerámicas) con materiales biomasa (celulosa) y en un proceso más rápido, eficiente y, por tanto, sostenible y más barato. La iniciativa, que ha sido seleccionado y financiado en la convocatoria europea M-ERA.net, una de las más competitivas del entorno europeo, ya ha despertado el interés de más de media docena de empresas de todo el mundo, que quieren probar este desarrollo tecnológico de última generación.
“Vamos a crear electrocerámicas a través de impresión 3D en modo multimaterial, es decir, de una misma vez nuestra impresora 3D permite combinar varios materiales en la misma impresión”, explica Bernd Wicklein, investigador del CSIC en el Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC) y líder del proyecto en España. La clave de estas cerámicas es que serán conductoras gracias a la adición de nanopartículas (de un tamaño que es la millonésima parte de un milímetro) de celulosa, y que recibirán un tratamiento térmico ultrarrápido durante el cual se transforman en nanoestructuras carbonosas conductoras.
Para explicar esto, el investigador pone de ejemplo la propia cerámica convencional: “Cualquiera que haga cerámica sabe que se necesitan muchas horas para conseguir que el barro se convierta en cerámica”, ilustra. Ahora, este proyecto llevará a cabo ese proceso de calentamiento y calcinación en muy pocos minutos. “El equipo de Eslovenia utiliza una técnica única que permite llegar a 1.250 grados en tan solo dos minutos y media”, comenta Wicklein. Se trata de una técnica muy avanzada para fabricación de cerámicas pequeñas, las que se usan en la industria de los semiconductores.
“Queremos hacerlo tan rápido porque gastamos menos energía eléctrica al hacer el proceso de calentamiento más corto, pero además la microestructura de la cerámica, es decir, el orden de las partículas que componen el material, se queda mucho más refinada, más fina”, continúa el científico.
Biomasa al servicio de la electrónica
El proyecto, llamado PRIME, permitirá la fabricación en un solo paso de los componentes electrocerámicos que soportan los chips semiconductores durante su fabricación, algo que conseguirá gracias a la combinación de los tres elementos mencionados: la adición de nanocelulosa —lo que pone de relevancia el uso de biomasa para el desarrollo de una electrónica más sostenible—, la fabricación multimaterial y el proceso ultrarrápido de consolidación térmica. “Esta capacidad permite la incrustación directa de zonas conductores, calentadores, electrodos y sensores dentro de piezas cerámicas complejas, manteniendo la excepcional resistencia térmica, mecánica y química de las cerámicas avanzadas”, describe Wicklein.
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