Een nieuwe inkt die ijzeroxide-nanodeeltjes bevat, kan worden omgezet in volledig bedrukte en veelzijdige componenten voor mobiele netwerken.

Inkjetprinttechnologie kan worden gebruikt om radiofrequentieapparaten te produceren, zoals antennes, die op verzoek magnetisch opnieuw kunnen worden geconfigureerd. Deze ontdekking door een team van KAUST vergroot de vooruitzichten voor goedkope elektronica die wereldwijd werkt door af te stemmen op meerdere mobiele banden en standaarden.

Een typische gsm-antenne wordt gemaakt door metalen patronen op isolerende silicium- of glaswafels aan te brengen. Deze miniatuurantennes hebben een uitstekende betrouwbaarheid, maar werken alleen op vaste frequentiebanden. Om apparaten te fabriceren die zich kunnen aanpassen aan verschillende draadloze instellingen, onderzoekers wenden zich steeds meer tot magneten. Een isolerende wafer vervangen door een magnetische, bijvoorbeeld, kan frequentie-afstemming bereiken die mega- tot gigahertz-bereiken kan dekken.

In plaats van het complexe meerlagige keramiek die momenteel wordt gebruikt als magnetische substraten, Mohammed Vaseem, Atif Shamim en collega's onderzochten een aanpak op basis van printbare elektronica - een technologie die de met kleurstof gevulde vloeistoffen in consumentenprinters vervangt door speciale inkten die stoffen bevatten. zoals metalen nanodeeltjes, en drukt vervolgens met relatief gemak en hoge snelheden apparaatpatronen op maat af.

"Als magnetische substraten kunnen worden bedrukt, we kunnen enorme kostenbesparingen realiseren en nieuwe functionaliteiten toevoegen, ", zegt Shamim. "Er zijn een aantal andere statistieken die kunnen worden geoptimaliseerd, zoals dikte, dat kan niet met vaste ondergronden."

Door reagentia op ijzerbasis in een hete azijnzuuroplossing te injecteren, de onderzoekers synthetiseerden magnetische ijzeroxide-nanodeeltjes die zich in gedeïoniseerd water verspreidden om een ​​inkt te vormen. Daaropvolgende drukproeven toonden een onmiddellijke belofte:wanneer het als een dunne film op een glassubstraat werd afgezet, het nieuwe magnetische substraat zou kunnen werken als een energieopslag inductorapparaat met een instelbare capaciteit van meer dan 20 procent.

De magnetische inkt afdrukken die dikker is dan enkele nanometers, echter, bleek onmogelijk vanwege de natuurlijke broosheid. Om de inkt te versterken, het team heeft de oppervlakken van de nanodeeltjes aangepast met koolwaterstofketens om de kleine magneten te helpen gelijkmatig te mengen tot een epoxyhars die bekend staat als SU-8. De resulterende pasta werd gezeefdrukt en UV-uitgehard tot vrijstaande magnetische platen van enkele millimeters dik.

De innovatieve, volledig bedrukte magnetische wafer vertoonde een veelbelovende antenne-afstemming van meer dan 10 procent - een cijfer dat het team wil verbeteren door hun printrecepten te perfectioneren.

"De verrassing was dat we antennes kregen met een goed afstembereik, ook al hebben we 50 procent SU-8 gemengd, " merkt Shamim op. "Dit betekent dat we dit afstemmingsbereik verder kunnen uitbreiden door deze verhouding aan te passen en ook over te gaan op meer geavanceerde rol-naar-rol-processen die met meters per minuut afdrukken."