Diëlektrische spiegels, ook wel Bragg-spiegels genoemd, reflecteren het licht bijna volledig. Daarom zijn ze geschikt voor verschillende toepassingen, zoals camerasystemen en sensorsystemen voor microscopie en medische technologieën. Tot nu toe zijn dergelijke spiegels geproduceerd door complexe processen in dure vacuümapparaten.

Onderzoekers van het Karlsruhe Institute of Technology (KIT) zijn nu de eersten die Bragg-spiegels van hoge kwaliteit printen met inkjetprinters. Dit kan de weg vrijmaken voor de digitale productie van op maat gemaakte spiegels. De onderzoeksresultaten zijn gepubliceerd in Advanced Materials .

Bragg spiegels worden geproduceerd door meerdere dunne lagen materiaal op een drager aan te brengen. De resulterende optische spiegel reflecteert specifiek het licht van een bepaalde golflengte. De reflectiviteit van een Bragg-spiegel hangt af van de materialen, het aantal aangebrachte lagen en hun diktes. KIT-onderzoekers waren de eersten die ze op verschillende dragers printten. Dit vergemakkelijkt de productie grotendeels.

Inkt gemaakt van nanodeeltjes

"Het was een grote uitdaging om geschikte inkten te ontwikkelen en een betrouwbaar proces op te zetten voor de productie van meerdere dunne lagen", zegt professor Uli Lemmer van KIT's Light Technology Institute (LTI), die het project leidt dat deel uitmaakt van de "3D Matter "Made to Order" cluster van uitmuntendheid.

De bestanddelen van de inkten moeten geschikte optische eigenschappen hebben en oplosbaar zijn. Bovendien moet elke laag zo homogeen mogelijk zijn om een ​​consistente stapeling van lagen te verkrijgen. De druk moet nauwkeurig worden geregeld en de resultaten moeten reproduceerbaar zijn om uitstekende optische eigenschappen en een hoge reflectiviteit van de Bragg-spiegels te garanderen.

Het onderzoeksteam besloot nanodeeltjes te gebruiken. "Dankzij de snelle ontwikkeling van nanochemie worden nanodeeltjes goedkoper en diverser", zegt Lemmer. Zijn team gebruikte een mix van twee verschillende materialen, titaniumoxide en polymethylmethacrylaat, als optische componenten van de inkten. Met behulp van de inkten zijn onderzoekers erin geslaagd om uiterst nauwkeurige optische eigenschappen en diktes van de lagen te produceren. "We bereikten een zeer hoge reflectiviteit van 99% met slechts tien dubbele lagen", zegt Lemmer.

Afdrukken op grote en kleine oppervlakken

De door de onderzoekers van LTI ontwikkelde methode kan worden gebruikt op zeer kleine oppervlakken tot een bereik van enkele micrometers, waardoor optische componenten voor microsysteemtechnologieën of camerasystemen kunnen worden geproduceerd. Aan de andere kant kunnen grote oppervlakken van enkele vierkante meters worden bedrukt voor zonnepanelen, gevels en reclamedisplays.

Dergelijke spiegels zijn zelfs gedrukt op flexibele plastic folies. "Het volledig digitale proces maakt het mogelijk spiegellagen te vervaardigen die precies zijn afgestemd op de toepassing. Dit is een groot voordeel ten opzichte van conventionele fabricagemethoden", zegt Lemmer. + Verder verkennen

Energiewinning:bedrukte thermo-elektrische generatoren voor stroomopwekking