Pintura Conductora

En esta página aprenderás cómo preprar y utilizar pintura conductora a base de grafito. Esta pintura es de bajo costo y puede usarse para explorar conceptos de electricidad y circuitos, así como para hacer pequeños proyectos de arte y ciencia en los que reemplazamos los cables por pintura.

## Materiales

Cuando se produce pintura conductora, se requieren tres elementos básicos: un material funcional, un portador y un aglutinante  . El material funcional otorga a la tinta su propiedad conductora, el portador debe formar una mezcla homogénea con el material funcional, mientras que el aglutinante espesa la solución y mantiene los elementos juntos. Para preparar aproximadamente 70 ml de pintura conductora, utilizamos 30 g de grafito en polvo como material funcional, 60 ml de agua como portador y 12 g de goma arábiga como aglutinante.

El grafito en polvo y la goma arábiga son muy baratos y también bastante fáciles de encontrar. El primero se puede encontrar en tiendas de químicos no especializados y el segundo a menudo se encuentra en las tiendas de arte. Todos estos materiales tienen un costo aproximado de 1 USD.

## Preparación

La goma arábica debe primero reducirse a polvo. El agua se calienta en baño de maría hasta que empiece a hervir (100 ° C) y luego se agrega la goma arábiga poco a poco. La mezcla debe agitarse constantemente mientras se forma una espuma delgada en la superficie.

Después de retirar la solución del calor y dejarla enfriar durante unos minutos, el grafito en polvo se agrega en lotes de aproximadamente 10 g mientras se agita constantemente.

El producto final debe ser un fluido negro, homogéneo y viscoso.

## Uso

Después de este proceso la pintura está lista para ser aplicada. Debido a su no toxicidad, la pintura es segura y fácil de manipular. No obstante, recomendamos el uso de guantes y mascarilla durante la preparación, ya que el grafito puede manchar la piel y también, debido a su pequeño tamaño, puede ser perjudicial para los pulmones si se inhala.

Observamos que la pintura se puede aplicar sobre papel o cartón inmediatamente después de la preparación y sólo se debe dejar secar durante aproximadamente 10 minutos. Estas propiedades hacen que la pintura de grafito sea ideal para prácticas de tiempo limitado, como las realizadas en cursos de laboratorio.

Si utilizamos una punta (de un clip por ejemplo) para rayar el área de aplicación cuando se ha secado la pintura, la conductividad aumenta varios órdenes. Creémos que esto se debe a la formación de capas de grafeno a partir de este procedimiento.

### Construcción de Capacitores en papel

La pintura puede utilizarse para pintar capacitores de placas paralelas con diferentes geometrías.

Para construir un circuito RC con la pintura conductora, diseñamos un modelo simple con 1/8 de cartulina doblado por la mitad. Una de las placas del condensador (lado a) está pintada en la mitad superior del cartón. Esta placa puede tener cualquier forma, pero recomendamos pintar el reverso de la página (lado b) con el mismo patrón porque la pintura empapa el cartón. Desde esta placa superior, un largo camino de pintura conduce a uno de los bordes de la página. Esta ruta se utiliza como una resistencia variable en el circuito. La otra mitad del cartón (lado c) se usa para pintar la segunda placa del capacitor. La misma forma utilizada antes debe pintarse en el lugar correcto, de modo que cuando las dos páginas se juntan, las placas se encuentran exactamente una encima de la otra. No es necesario pintar esta segunda placa en ambos lados de la página. Un camino de tinta más corto va desde esta segunda placa (lado c) a otro borde. Un trozo de papel blanco se coloca entre las dos mitades del cartón como un dieléctrico y dos trozos de madera delgada, unidas mediante un clip de encuadernación, cubren el área del condensador desde ambos lados. Esto se hace para minimizar la cantidad de aire entre las placas y mantenerlas paralelas entre sí. Las dos rutas dibujadas desde cada una de las placas a los bordes de la página están conectadas a un generador de señales.

En este circuito RC de papel, los caminos de la tinta actúan como una resistencia variable del orden de ∼kΩ, mientras que las superficies pintadas son las placas conductoras de los condensadores; La hoja de papel introducida entre las placas funciona como un material dieléctrico (consulte la Figura 5). El grosor de esta hoja de papel, que es la distancia entre las placas de condensadores,
se midió para ser 0,3 mm.

Con el propósito de explorar diferentes geometrías, construimos dos diferentes
Circuitos con diferentes formas de placa: una rectangular y otra circular. Las placas rectangulares tenían dimensiones de 5 cm x 10 cm y el condensador circular tenía un radio de 3 cm. Como cada uno de estos circuitos tenía diferentes caminos de tinta que actuaban como resistencias, el valor de R en el circuito era diferente para cada caso. La Figura 6 muestra los dos capacitores diferentes que construimos y la Tabla 1 muestra el área de las placas y la resistencia total de la trayectoria para cada circuito.

Cada circuito de cartón se conectó a un generador de funciones RIGOL DG1022 que actúa como fuente de voltaje. El voltaje en el capacitor se midió en función del tiempo usando un osciloscopio RIGOL DS1052E. El generador se configuró para producir una señal cuadrada de Vp = 5 V con una frecuencia de 1 kHz.

## Referencias

1. ↑ Making inks and paints [video]. Available at: https://www.youtube.com/watch?v=ot9gz-bAIss&feature=iv&src\_vid=WR7SHPGGQ34&annotation\_id=annotation\_1372360563.[Accesed 15 Feb. 2015].