{"id":23494,"date":"2024-03-14T03:00:12","date_gmt":"2024-03-14T03:00:12","guid":{"rendered":"https:\/\/domosistemas.com\/?p=23494"},"modified":"2024-03-14T03:00:12","modified_gmt":"2024-03-14T03:00:12","slug":"las-nuevas-herramientas-y-metodologias-del-proyecto-realnano-mejoran-la-fabricacion-de-electronica-organica-a-gran-escala","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/domosistemas.com\/?p=23494","title":{"rendered":"Las nuevas herramientas y metodolog\u00edas del proyecto RealNano mejoran la fabricaci\u00f3n de electr\u00f3nica org\u00e1nica a gran escala"},"content":{"rendered":"
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La electr\u00f3nica org\u00e1nica y de gran \u00e1rea (OLAE) es uno de los sectores de la nanociencia y tecnolog\u00eda de m\u00e1s r\u00e1pido crecimiento, que se utiliza en muchas aplicaciones industriales, como iluminaci\u00f3n, pantallas, energ\u00eda, edificios, transporte, fot\u00f3nica, salud, wearables, IoT, etc. El proyecto europeo RealNano<\/a> ha desarrollado durante cuatro a\u00f1os (marzo de 2020-agosto de 2023) una serie de herramientas y metodolog\u00edas novedosas, que permiten una r\u00e1pida y real nanocaracterizaci\u00f3n temporal de materiales y dispositivos para la electr\u00f3nica org\u00e1nica.<\/p>\n

\"Logotipo.\"
El proyecto RealNano ha desarrollado herramientas y metodolog\u00edas para la fabricaci\u00f3n a gran escala de materiales y dispositivos para la electr\u00f3nica org\u00e1nica.<\/figcaption><\/figure>\n

La OLAE combina materiales org\u00e1nicos, polim\u00e9ricos, inorg\u00e1nicos e h\u00edbridos en nanoestructuras multicapa para la fabricaci\u00f3n a gran escala de dispositivos ligeros y adaptables para la recolecci\u00f3n de energ\u00eda (OPV) y la emisi\u00f3n de luz (OLED). Su adaptabilidad y capacidad para la fabricaci\u00f3n en grandes \u00e1reas pueden permitir su implementaci\u00f3n generalizada en productos de consumo nuevos y existentes.<\/p>\n

Para liberar el enorme potencial de los OPV y OLED en aplicaciones de consumo y permitir el crecimiento industrial en Europa, es crucial lograr una entrega r\u00e1pida de productos habilitados por OLAE con un rendimiento y una calidad sin precedentes. Adem\u00e1s, sus procesos de fabricaci\u00f3n deben demostrar una fuerte mejora de la productividad para seguir siendo comercialmente competitivos.<\/p>\n

Objetivos del proyecto RealNano<\/h2>\n

Liderado por la Universidad Arist\u00f3teles de Tesal\u00f3nica (Grecia), el proyecto RealNano ha perseguido seis objetivos concretos. El primero era desarrollar herramientas y metodolog\u00edas r\u00e1pidas y en tiempo real de caracterizaci\u00f3n a nanoescala, multimodal y escala para la electr\u00f3nica org\u00e1nica.<\/p>\n

\"Edificios.\"
La electr\u00f3nica org\u00e1nica se puede implementar en m\u00faltiples aplicaciones industriales, como edificios, pantallas, iluminaci\u00f3n o IoT.<\/figcaption><\/figure>\n

Asimismo, el consorcio quer\u00eda integrar las herramientas de nanocaracterizaci\u00f3n no destructivas en la impresi\u00f3n en l\u00ednea R2R (rollo a rollo) y el piloto OVPD en las l\u00edneas de producci\u00f3n; y demostrar que las herramientas en los procesos industriales de electr\u00f3nica org\u00e1nica (OE) pueden mejorar la calidad y confiabilidad de los productos.<\/p>\n

Tambi\u00e9n trabajar\u00edan en el desarrollo de protocolos de caracterizaci\u00f3n y gesti\u00f3n de datos para la interoperabilidad entre las industrias. Todo esto llevar\u00eda a validar la calidad y la capacidad de fabricaci\u00f3n del producto OE en aplicaciones comerciales, as\u00ed como realizar la transferencia efectiva de los resultados a la industria mediante la innovaci\u00f3n abierta (difusi\u00f3n, formaci\u00f3n, networking\/clustering) y gesti\u00f3n.<\/p>\n

Para cumplir con estos objetivos, el proyecto RealNano ha contado con un consorcio compuesto por 11 entidades procedentes de Grecia, Hungr\u00eda, Reino Unido, Alemania, Italia y Dinamarca; y un presupuesto de 4.978.750 euros, \u00edntegramente financiados por el programa de investigaci\u00f3n Horizonte 2020 de la Comisi\u00f3n Europea.<\/p>\n

Herramientas y metodolog\u00edas de materiales de nanocaracterizaci\u00f3n<\/h2>\n

El proyecto RealNano ha trabajado en el desarrollo de herramientas y metodolog\u00edas de materiales de nanocaracterizaci\u00f3n en tiempo real novedosas y r\u00e1pidas, las cuales est\u00e1n basadas en elipsometr\u00eda espectrosc\u00f3pica, espectroscop\u00eda Raman, fotoluminiscencia de im\u00e1genes y mapeo de corriente inducida por haz l\u00e1ser.<\/p>\n

\"L\u00ednea
Uno de los objetivos de RealNano es poder fabricar electr\u00f3nica org\u00e1nica sin defectos y con una alta calidad.<\/figcaption><\/figure>\n

Estas soluciones y metodolog\u00edas se han integrado en plantas piloto de producci\u00f3n (PPL) con impresi\u00f3n en l\u00ednea R2R y OVPD (deposici\u00f3n en fase de vapor org\u00e1nico) para la caracterizaci\u00f3n de nanocapas, dispositivos y productos de electr\u00f3nica org\u00e1nica e impresa durante su fabricaci\u00f3n. De esta forma, RealNano pretende revolucionar la fabricaci\u00f3n de productos electr\u00f3nicos org\u00e1nicos al permitir una producci\u00f3n sin defectos, y espera que los resultados aumenten la inteligencia de los procesos de fabricaci\u00f3n de electr\u00f3nica org\u00e1nica y otras aplicaciones industriales.<\/p>\n

Durante el proyecto, las herramientas se desarrollaron y se integraron en l\u00edneas piloto de fabricaci\u00f3n rollo a rollo, y se estableci\u00f3 el procesamiento de dispositivos utilizando los m\u00e9todos R2R y las propiedades de pel\u00edculas org\u00e1nicas fotovoltaicas (OVPD).<\/p>\n

\"Iluminaci\u00f3n.\"
Con las nuevas herramientas y metodolog\u00edas se pueden desarrollar dispositivos impresos flexibles, como OLED o biosensores.<\/figcaption><\/figure>\n

Tambi\u00e9n se especific\u00f3 la forma de gestionar los datos y metadatos durante el entorno de producci\u00f3n real; y se desarrollaron herramientas en l\u00ednea IPL y LBIC, as\u00ed como las correspondientes metodolog\u00edas y optimizaciones para una nanocaracterizaci\u00f3n r\u00e1pida y en tiempo real. Adem\u00e1s, se realiz\u00f3 la fabricaci\u00f3n de dispositivos impresos flexibles (OPV, OLED y biosensores) mediante t\u00e9cnicas R2R y la optimizaci\u00f3n del espesor de las capas y los materiales.<\/p>\n

Para lograr un r\u00e1pido desarrollo y ampliaci\u00f3n de nuevos nanomateriales y productos basados \u200b\u200ben nanomateriales, como dispositivos OE y otros productos de formas complejas con superficies funcionales, se requiere de una fabricaci\u00f3n rentable con una utilizaci\u00f3n \u00f3ptima. Para ello, es necesario lograr la optimizaci\u00f3n de los recursos, tanto de las materias primas como de la electricidad, consiguiendo el m\u00ednimo desperdicio y la confiabilidad, lo que se traduce en la homogeneidad de las propiedades finales de los nanomateriales y dispositivos en grandes \u00e1reas.<\/p>\n

Mejoras en los procesos de fabricaci\u00f3n<\/h2>\n

Para obtener una fabricaci\u00f3n rentable, los socios del proyecto realizaron mejoras significativas en el PPL R2R, consiguiendo mejorar el registro y el control de la tensi\u00f3n, al tiempo que reduc\u00edan las vibraciones y los rayones durante el proceso de fabricaci\u00f3n. De esta forma, se ha podido mitigar los problemas de desalienaci\u00f3n, rayones en la parte posterior del flexible sustrato, la introducci\u00f3n de defectos y desaf\u00edos generales de imprimibilidad.<\/p>\n

\"Electr\u00f3nica
Con las soluciones de RealNano, se han podido mitigar los problemas de desalienaci\u00f3n, rayones en la parte posterior del flexible sustrato, la introducci\u00f3n de defectos y desaf\u00edos generales de imprimibilidad.<\/figcaption><\/figure>\n

Por otro lado, se desarrollaron nuevas metodolog\u00edas para las mediciones \u00f3pticas en l\u00ednea de las propiedades de pel\u00edculas org\u00e1nicas fotovoltaicas (OPV), para una medici\u00f3n r\u00e1pida y precisa de las propiedades de las pel\u00edculas OPV. Este paso es importante para la optimizaci\u00f3n del proceso de fabricaci\u00f3n y de la identificaci\u00f3n de defectos en las pel\u00edculas.<\/p>\n

Asimismo, se definieron modelos \u00f3pticos para mediciones mediante elipsometr\u00eda espectrosc\u00f3pica (SE), para correlacionar las propiedades \u00f3pticas de las pel\u00edculas y sus propiedades el\u00e9ctricas. Su aplicaci\u00f3n beneficia tanto al dise\u00f1o como a la optimizaci\u00f3n de dispositivos OPV.<\/p>\n

Respecto a las herramientas IPL y LBIC, RealNano desarroll\u00f3 arquitecturas de hardware y software para los fabricantes de equipos. Aunque estas herramientas est\u00e1n basadas en configuraciones de escritorios, el consorcio las redise\u00f1\u00f3 en funci\u00f3n de las especificaciones y requisitos necesarios para cumplir con los procesos industriales R2R.<\/p>\n

\"Hardware
Tanto el hardware como el software desarrollado ofrecen una monitorizaci\u00f3n del tiempo del proceso de fabricaci\u00f3n de OPV.<\/figcaption><\/figure>\n

Asimismo, estas herramientas se integraron en una l\u00ednea piloto de producci\u00f3n (PPL), para poder validar su rendimiento en la producci\u00f3n de OPV a gran escala. Tanto el hardware como el software para las herramientas LBIC e IPL permiten la medici\u00f3n no destructiva y sin contacto de las propiedades de las pel\u00edculas OPV, lo que permite realizar una monitorizaci\u00f3n del tiempo del proceso de fabricaci\u00f3n de OPV.<\/p>\n

Los investigadores desarrollaron, actualizaron y validaron protocolos novedosos centrados en la nanocaracterizaci\u00f3n multiescala en tiempo real. Estos protocolos permiten la medici\u00f3n simult\u00e1nea de m\u00faltiples propiedades f\u00edsicas de sustrato, la introducci\u00f3n de defectos y desaf\u00edos generales de imprimibilidad entorno del proceso de fabricaci\u00f3n.<\/p>\n

A su vez, los protocolos fueron digitalizados e integrados con un sistema de gesti\u00f3n de datos, que permite el almacenamiento, la recuperaci\u00f3n y el an\u00e1lisis eficiente de los datos recogidos por los protocolos.<\/p>\n

\"Base
Las bases de datos han ayudado a mejorar la compresi\u00f3n de propiedades de los materiales y su relaci\u00f3n con el rendimiento.<\/figcaption><\/figure>\n

Por otro lado, se cre\u00f3 un innovador sistema de base de datos, que integra mediciones y conservaci\u00f3n de datos, con el fin de lograr una total interoperabilidad con otros sistemas de gesti\u00f3n de datos. Estos sistemas se utilizan para el almacenamiento y el an\u00e1lisis de los datos, cuya informaci\u00f3n procede de una variedad de fuentes, como mediciones experimentales, simulaciones y c\u00e1lculos te\u00f3ricos.<\/p>\n

Gracias a los sistemas de base de datos, se pudo mejorar la comprensi\u00f3n de propiedades de los materiales y su relaci\u00f3n con el rendimiento, ofreciendo la posibilidad de desarrollar nuevos procesos de fabricaci\u00f3n m\u00e1s eficientes y con una producci\u00f3n de materiales de mayor calidad.<\/p>\n

Resultados de estas tecnolog\u00edas<\/h2>\n

Todo esto permiti\u00f3 una reducci\u00f3n del tiempo de desarrollo de nuevos productos basados en OPV en m\u00e1s del 68%, y una disminuci\u00f3n del desperdicio de recursos durante la impresi\u00f3n R2R de dispositivos OPV en m\u00e1s del 84%.<\/p>\n

Los resultados mostraron un aumento de la eficiencia de los dispositivos OPV impresos R2R en un factor relativo del 31,5% y su rendimiento en un 33%; mientas que el rendimiento del proceso OVPD aument\u00f3 en un 33% y la vida \u00fatil del OLED pas\u00f3 de 1.000 horas a 2.000 horas. Por \u00faltimo, se increment\u00f3 el l\u00edmite de detecci\u00f3n y rendimiento de los biosensores impresos en m\u00e1s del 62% y 25%, respectivamente.<\/p>\n

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