Indstilling til magnetisk blæk

En ny blæk, der indeholder jernoxid-nanopartikler, kan omdannes til fuldt printede og alsidige komponenter til cellulære netværk.

Inkjet printteknologi kan bruges til at producere radiofrekvensenheder, såsom antenner, der kan omkonfigureres magnetisk efter behov. Denne opdagelse fra et hold fra KAUST øger mulighederne for billig elektronik, der fungerer over hele verden, ved at tune ind på flere cellulære bånd og standarder.

En typisk mobiltelefonantenne er lavet ved at afsætte metalliske mønstre på isolerende silicium- eller glasskiver. Disse miniatureantenner har fremragende pålidelighed, men fungerer kun ved faste frekvensbånd. For at fremstille enheder, der kan tilpasse sig forskellige trådløse indstillinger, forskere henvender sig i stigende grad til magneter. Udskiftning af en isolerende wafer med en magnetisk, for eksempel, kan opnå frekvensjustering, der kan dække mega- til gigahertz-områder.

I stedet for komplekset, flerlags keramik, der i øjeblikket anvendes som magnetiske substrater, Mohammad Vaseem, Atif Shamim og kolleger undersøgte en tilgang baseret på udskrivbar elektronik-en teknologi, der erstatter de farvestoffyldte væsker, der findes i forbrugerprintere, med specielle blæk, der indeholder stoffer, såsom metalliske nanopartikler, og udskriver derefter enhedsmønstre med relativ lethed og høje hastigheder.

"Hvis magnetiske substrater kan udskrives, vi kan opnå store omkostningsbesparelser og tilføje nye funktionaliteter, " siger Shamim. "Der er en række andre målinger, der kan optimeres, såsom tykkelse, der er umulige med faste underlag."

Ved at injicere jernbaserede reagenser i en varm eddikesyreopløsning, forskerne syntetiserede magnetiske jernoxid-nanopartikler, der spredte sig i deioniseret vand for at danne en blæk. Efterfølgende tryktests viste øjeblikkeligt løfte:når de blev afsat som en tynd film på et glassubstrat, det nye magnetiske substrat kunne fungere som en energilagrende induktionsenhed med en justerbar kapacitet på over 20 procent.

Udskrivning af det magnetiske blæk tykkere end et par nanometer, imidlertid, vist sig umulig på grund af dens naturlige skørhed. For at styrke blækket, holdet modificerede nanopartiklernes overflader med kulbrintekæder for at hjælpe de små magneter med at blande sig jævnt i en epoxyharpiks kendt som SU-8. Den resulterende pasta blev screentrykt og UV-hærdet til fritstående magnetiske ark med få millimeter i tykkelse.

Den innovative, fuldtrykt magnetisk wafer viste lovende antennejustering på over 10 procent - et tal, som holdet sigter mod at forbedre ved at perfektionere deres udskrivningsopskrifter.

"Overraskelsen var, at vi fik antenner med en god tuning rækkevidde, selvom vi blandede 50 procent SU-8, " bemærker Shamim. "Dette betyder, at vi kan udvide dette tuningområde yderligere ved at justere dette forhold og også gå over til mere sofistikerede roll-to-roll processer, der udskriver med meter i minuttet."