Escriba de circuitos

El equipo de investigación está formado por S. Brett Walker, Jennifer A. Lewis , Michael Bell, Analisa Russo y Nancy Beardsly. ^{[ 3 ]} Walker es el director ejecutivo de Electroninks y cofundador junto con Lewis, Bell y la directora de desarrollo de productos, Russo. Bell también es la directora de operaciones, mientras que Beardsly se encarga del soporte técnico y la experiencia del usuario.

Los prototipos son bolígrafos Sakura Gelly Roll Metallic limpiados a mano . La tinta se sustituye por la tinta conductora de plata desarrollada por los investigadores. Para lograr el flujo de tinta adecuado y obtener trazos suaves, la tinta se ajusta con precisión.

La tinta se crea colocando una solución acuosa de nitrato de plata en un matraz con agua, ácido poliacrílico (PAA) y dietanolamina (DEA), que actúan como agente de recubrimiento y agente reductor, respectivamente. Después de unas veinte horas, el nitrato de plata se disuelve, formando partículas con un diámetro de aproximadamente 5 nanómetros. Para aumentar el tamaño de las partículas a un diámetro promedio de unos 400 nanómetros, el matraz se coloca sobre un sonicador calentado , un dispositivo que produce ultrasonido de alta intensidad. Una vez enfriada, la solución se vierte en un matraz más grande y se raspa el precipitado espeso, un sólido insoluble que se forma. A continuación, se añade etanol para coagular las partículas, es decir, para convertirlas en estado sólido. La mayor parte del sobrenadante , el líquido que se encuentra sobre una capa del precipitado, se desecha para que el líquido restante pueda centrifugarse o separarse. Después del proceso de centrifugación, las partículas se vuelven a colocar en agua y se pasan a través de un filtro de jeringa para eliminar las partículas innecesarias de la solución. A continuación, se añade hidroxietilcelulosa (HEC) como aglutinante y se homogeneiza toda la mezcla . Se deja evaporar el disolvente hasta que la tinta tenga la viscosidad o el espesor deseados. ^{[ 2 ]}

Una vez creada la tinta, se desmonta y limpia un bolígrafo de tinta líquida para introducirla con una espátula de punta plana . Tras volver a colocar la punta, se inyectan varias ráfagas de aire comprimido por la parte posterior para forzar la tinta hacia la punta. Se vuelve a colocar la cubierta exterior del bolígrafo y se crea el prototipo del Circuit Scribe. A partir de ahí, el equipo lanzó su campaña en Kickstarter.

Circuit Scribe lanzó su campaña en Kickstarter para recibir financiación e incluyó una lista de promesas en las que la gente podía donar una cierta cantidad y obtener un regalo correspondiente: ^{[ 1 ]}

• Dona $5 o más: Cuaderno de trabajo de educación STEM
• Dona $20 o más: Circuit Scribe
• Dona $25 o más: Kit básico de reserva anticipada
• Dona $30 o más: Kit básico
• Dona $35 o más: Kit básico de reserva anticipada + Libro
• Dona $40 o más: Kit básico + Libro
• Dona $45 o más: Kit de creador de madrugadores
• Dona $50 o más: Kit para creadores
• Dona $90 o más: Paquete de regalo
• Dona $100 o más: Kit para desarrolladores
• Dona $175 o más: Paquete Circuit Scribe
• Dona $190 o más: Kit para el aula con descuento por compra anticipada
• Dona $200 o más: Kit para el aula
• Dona 500 $ o más: Diseñador de componentes
• Dona 5000 $ o más: Presentación de Electroninks

También incluyeron objetivos adicionales que incluyen:

• $250,000: Plataforma educativa Circuit Scribe y divulgación STEM
• 650.000 dólares: Lámina magnética para libros de actividades y cuadernos de manualidades.
• $1.000.000: Lápiz resistivo

• Adaptador de corriente USB: Permite al usuario alimentar los circuitos conectados mediante un puerto USB o una toma de corriente de pared.
• Adaptador de batería de 9V : Suministra energía de nueve voltios a los circuitos.

• Interruptor SPST : Un interruptor de encendido/apagado que permite a los usuarios controlar el circuito eléctrico.
• Interruptor DPDT : Dos interruptores que dirigen el flujo de corriente a través del circuito.
• Sensor de luz : Ilumina el fototransistor para controlar una salida.
• Potenciómetro de 10k ohmios: Un mando que controla la intensidad, el volumen y la velocidad del circuito.

• Adaptador de 2 pines: Permite al usuario conectar resistencias, condensadores o sensores a los circuitos.
• Transistor NPN : Un amplificador eléctrico que convierte señales pequeñas en corrientes grandes.
• Intermitente: Enciende y apaga los componentes de salida a velocidades ajustables.
• Placas para montaje propio: Permiten al usuario soldar componentes de 2, 4, 6 u 8 pines a la placa.
• Cables conectores : Conectan el circuito impreso a la plataforma de hardware para proyectos de bricolaje.

• Bi-LED : Dos LED en uno que pueden cambiar de dirección para modificar el color.
• Zumbador: Vibra en respuesta al voltaje.
• Motor : Gira al aplicarsele una tensión.
• LED RGB : Un LED rojo, azul y verde.

Circuit Scribe permite a los usuarios crear un Arduino de papel (o un "paperduino"), lo cual es demostrado por el equipo de investigación. El equipo primero encontró los esquemas en el sitio web de Arduino y los modificó para que funcionaran en un plotter de pluma . ^{[ 5 ]} Con algunas modificaciones, organizaron los componentes y las pistas para que la placa pudiera imprimirse en una sola capa. Las alineaciones se establecieron en 0,6 milímetros para que coincidieran con el ancho de las pistas de la pluma con una distancia mínima de 0,1 milímetros. El plotter de pluma solo imprime líneas y no rellena los patrones, por lo que diseñaron almohadillas grandes a partir de círculos concéntricos y construyeron las almohadillas para los componentes con algunas características de línea adicionales. Esto permite una conductividad más fuerte. Es importante colocar los chips cerca unos de otros para minimizar la resistencia de la línea entre ellos, pero no tan cerca como para que sea difícil colocar los componentes. Utilizaron componentes del paquete 1206 que son un poco más grandes que los componentes originales de Arduino. Antes de exportar el diseño, deseleccionaron todas las capas del archivo excepto la capa superior de pistas. Tras exportar el archivo en formato .dxf, se desmarcaron las opciones de ancho de cable y área de relleno, y se guardaron los archivos. Finalmente, el equipo midió el tamaño del diseño de la placa y lo arrastró a una nueva hoja en Silhouette Studio . A continuación, se ajustó la altura vertical a 2,945 pulgadas y la velocidad a 1 para depositar la mayor cantidad de tinta posible al imprimir. El equipo procedió a colocar componentes como resistencias, condensadores y LED sobre la tinta plateada impresa. Los componentes se pueden fijar con pinzas y pegamento instantáneo, pero se pueden reforzar con epoxi conductor.

Tal como se publicó en su campaña de Kickstarter, los creadores de Circuit Scribe planearon desarrollar bolígrafos para dibujar resistencias, de la misma manera que se usa Circuit Scribe para dibujar circuitos. Aunque no alcanzaron su objetivo de financiación de 1.000.000 de dólares antes de la fecha límite de la campaña, el equipo logró crearlos. ^{[ 6 ]}