Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Kemi

Fuldt inkjet-printede vanadiumdioxid-baserede radiofrekvensomskiftere til fleksible rekonfigurerbare komponenter

To termisk og elektrisk responsive kontaktkonfigurationer på en safiroverflade. Kredit:KAUST

Inkjet-printede switche gør flere frekvensbånd nemmere og billigere at administrere i trådløse enheder.

Frekvensjusterbare kommunikationsmoduler, såsom antenner og filtre, forventes at hjælpe med at miniaturisere trådløse enheder. Forskere ved KAUST har skabt switches, der muliggør kontrol over disse moduler som reaktion på stimuli.

Mobile enheder til at understøtte flere standarder, såsom et globalt positioneringssystem og et globalt system til mobil kommunikation, kræver antenner, der er i stand til at dække flere frekvensbånd. "Radiofrekvensomskiftere er nøglen til at realisere omkostnings- og pladsbesparende frekvenstunerbare antenner og filtre, " siger ph.d.-studerende Shuai Yang, der arbejdede på projektet sammen med sin vejleder Atif Shamim.

Kommercielt tilgængelige radiofrekvensomskiftere har ydeevnebegrænsninger og involverer komplicerede fremstillingsmetoder, der kræver dyre materialer og værktøjer.

Nu, Shamims team har udviklet en omkostningseffektiv metode til inkjet-udskrivning til at generere switches. "Ligesom med avispapir, prisen på trykt elektronik er ekstremt lav, " siger postdoc, Mohammad Vaseem, som også er forfatter på papiret. Kontakterne bestod af termisk og elektrisk reagerende enkeltlag af vanadiumdioxid.

Vanadium-dioxid-nanopartikler i blækket vedtager forskellige krystalarrangementer under opvarmning eller påført elektrisk strøm (øverst). Sølv-nanopartikel- (venstre) og vanadium-dioxid-nanopartikel-baserede blæk (højre) blev sekventielt trykt på en overflade for at producere det underliggende elektriske kredsløb og kontakten (nederst). Kredit:Shuai Yang, Mohammed Vaseem

Forskerne syntetiserede vanadium-dioxid-nanopartikler med et specifikt krystalarrangement for at skabe den ønskede blæk. De udskrev to forskellige switch-konfigurationer, der kunne udløses termisk og elektrisk. Ydeevnen af ​​disse switches var sammenlignelig med deres ikke-trykte analoger, men til meget lavere omkostninger.

Som et proof-of-concept eksperiment, holdet inkorporerede switchen i en afstembar antenne printet på et fleksibelt substrat. Ved stuetemperatur, antennen kunne fungere i det område, der svarer til fremtidig 5G-kommunikation. Ved opvarmning, kontakten tillod antennen at fungere i WiFi- og Bluetooth-området.

"Når fuldt trykt elektronik bliver moden til industrialisering, vores switch vil være nyttig til masseproduktion af smartphones og andre trådløse enheder, " siger Yang.

Som forberedelse til denne udvikling, teamet bygger en nøjagtig switch-model til computersimuleringer. "Vi arbejder også på at forbedre ydeevnen af ​​switchen, " tilføjer Vaseem.

Forskerne opnåede to termisk og elektrisk responsive switch-konfigurationer på en safiroverflade (venstre) samt en afstembar antenne, der opererer i to forskellige frekvensområder (højre). Kredit:Wiley-VCHWiley-VCH




Varme artikler