¿Electrónica a base de madera para 6G sostenible?

La cantidad de productos electrónicos en el mundo está creciendo. Es importante estudiar cómo podríamos hacer que la electrónica sea más sensata y sostenible en comparación con el método de producción actual. ¿Qué hará la nueva tecnología y para qué se utilizará? Estos aspectos determinan cómo se deben fabricar los dispositivos y de qué se pueden fabricar.

Las interfaces entre la tecnología de las comunicaciones y la tecnología de los materiales son interesantes, y la electrónica basada en la madera es una importante línea de investigación, especialmente en un país como Finlandia, donde la industria forestal representa una quinta parte de las exportaciones de bienes. Sería prematuro predecir en qué tipo de aplicaciones se podría utilizar la electrónica de madera, pero las lentes de radio que dirigen las señales de un transmisor de radio ya están hechas de nanocelulosa.

Los factores rectores clave en la fabricación de productos electrónicos son la temperatura de fabricación y el uso de energía. Las temperaturas se están reduciendo y en muchas situaciones la producción a temperatura ambiente ya es posible. Se optimizan diferentes materiales para el uso previsto de componentes electrónicos específicos: sostenibilidad, reciclabilidad, disponibilidad, respeto al medio ambiente y, naturalmente, también el precio, que se ve afectado por la adquisición, el transporte y el procesamiento. Los nuevos métodos de fabricación están significativamente relacionados con la electrónica imprimible, que se está fortaleciendo en el área de Oulu. La producción de productos electrónicos a base de madera es una parte del desarrollo de los productos electrónicos impresos. La lente de radio es una parte central de la producción de nueva tecnología en la intersección de la tecnología de radio y la electrónica impresa.

“Ahora estamos haciendo un dispositivo de radio 6G para demostrar comunicaciones de datos que es lo más rápido posible. En 6G, la frecuencia de la señal es de 300 gigahercios y la longitud de onda es tal que el tamaño de la antena no necesita exceder un milímetro”, dice. investigador postdoctoral Sami Myllymäki de la Unidad de Investigación de Microelectrónica, Universidad de Oulu, Finlandia.

Apuntar la señal hacia la antena del receptor es un punto crucial donde se necesitan lentes de radio. Una lente enfoca la radiación y aumenta la distancia entre el transmisor y el receptor, extendiendo así el alcance.

“Por ejemplo, las cámaras también tienen lentes porque brindan una imagen nítida. De manera similar, en una radio el objetivo es la transmisión de señales de alta calidad, lo que requiere una imagen precisa del entorno de radio. La lente de radio es una parte central de la producción de nueva tecnología”, explica Myllymäki, especializado en tecnología de radio y nuevos materiales.

Uno de los objetivos de 6G es brindar una velocidad mucho mayor a los dispositivos de radio. Una esperanza para el futuro es transferir volúmenes de datos que superen enormemente lo que antes era posible casi sin demora y, por supuesto, de manera muy confiable. Esto será posible aumentando la frecuencia. En consecuencia, los requisitos para la capacidad computacional de los datos que se transmitirán también aumentarán enormemente.

“La potencia computacional y las soluciones de equipos de dirección de alta frecuencia en una dirección que impone altas exigencias a un microprocesador basado en silicio, y la velocidad de un transistor en los amplificadores se lleva al extremo. Por otro lado, no es factible reemplazar silicio con un material más caro, que debe tenerse en cuenta al innovar algo nuevo ”, reflexiona Myllymäki.

La industria de los semiconductores utiliza plásticos, cerámicas y metales. Con respecto a los materiales, se considera lo que se usa ahora y qué nuevos materiales podrían reemplazarlos. El silicio es el material clave y cualquier material nuevo se comparará con él. Naturalmente, un material nuevo debe ser mejor que los actuales en rendimiento, pero también en otros aspectos.

“Tradicionalmente, en la electrónica, el objetivo ha sido encajar las cosas en un espacio pequeño, lo que significa que están estrechamente integradas. Esto se ha hecho utilizando materiales con alta permitividad. En 6G, no es esencial apretar las cosas en un espacio más pequeño. A los efectos de la integración, el tamaño pequeño de los nuevos materiales ha alcanzado en gran medida su límite sensible “, señala Myllymäki.

Lentes de radio de nanocelulosa

Si calculamos la participación de la electrónica en el consumo total de plástico en el mundo, es bastante pequeña. Por lo tanto, la electrónica basada en la madera por sí sola no nos brindará una nueva forma de utilizar la industria forestal, pero definitivamente es una de las posibilidades para el futuro.

“La búsqueda de materias primas que reemplacen al plástico está en marcha. El respeto al medio ambiente es una razón importante, quizás incluso la más importante. La nanocelulosa es un material sustituto natural e interesante. Además, el reciclaje es más fácil cuando el material es soluble en agua”, Sami Myllymäki dice, y agrega que el material también es frágil, pero sin embargo es una opción potencial.