Dos configuraciones de interruptores con respuesta térmica y eléctrica en una superficie de zafiro. Crédito:KAUST
Los interruptores impresos por inyección de tinta hacen que la administración de múltiples bandas de frecuencia sea más fácil y económica en dispositivos inalámbricos.
Módulos de comunicación sintonizables en frecuencia, como antenas y filtros, se espera que ayuden a miniaturizar los dispositivos inalámbricos. Los investigadores de KAUST han creado interruptores que permiten el control de estos módulos en respuesta a estímulos.
Dispositivos móviles para soportar múltiples estándares, como un sistema de posicionamiento global y un sistema global para comunicaciones móviles, requieren antenas que sean capaces de cubrir varias bandas de frecuencia. "Los interruptores de radiofrecuencia son la clave para realizar antenas y filtros sintonizables de frecuencia que ahorran espacio y costos, "dice el estudiante de doctorado Shuai Yang, quien trabajó en el proyecto con su supervisor Atif Shamim.
Los interruptores de radiofrecuencia disponibles comercialmente tienen limitaciones de rendimiento e implican enfoques de fabricación complicados que requieren materiales y herramientas costosos.
Ahora, El equipo de Shamim ha desarrollado un método de impresión de inyección de tinta rentable para generar interruptores. "Al igual que con el papel de periódico, el costo de la electrónica impresa es extremadamente bajo, "dice becario postdoctoral, Mohammad Vaseem, que también es autor del artículo. Los interruptores consistían en capas únicas de dióxido de vanadio que respondían térmica y eléctricamente.
Las nanopartículas de dióxido de vanadio en la tinta adoptan diferentes disposiciones de cristal bajo calentamiento o corriente eléctrica aplicada (arriba). Las tintas basadas en nanopartículas de plata (izquierda) y nanopartículas de dióxido de vanadio (derecha) se imprimieron secuencialmente en una superficie para producir el circuito eléctrico subyacente y el interruptor (abajo). Crédito:Shuai Yang, Mohammed Vaseem
Los investigadores sintetizaron nanopartículas de dióxido de vanadio con una disposición de cristales específica para crear la tinta deseada. Imprimieron dos configuraciones de interruptor diferentes que podían activarse térmica y eléctricamente. El rendimiento de estos interruptores fue comparable al de sus análogos no impresos, pero a un costo mucho menor.
Como experimento de prueba de concepto, el equipo incorporó el interruptor en una antena sintonizable impresa en un sustrato flexible. A temperatura ambiente, la antena podría funcionar en el rango correspondiente a futuras comunicaciones 5G. Cuando se calienta, el interruptor permitió que la antena funcionara en el rango de WiFi y Bluetooth.
"Cuando la electrónica totalmente impresa madura para la industrialización, nuestro conmutador será útil para la producción masiva de teléfonos inteligentes y otros dispositivos inalámbricos, "dice Yang.
En preparación para estos desarrollos, el equipo está construyendo un modelo de conmutador preciso para simulaciones por computadora. "También estamos trabajando para mejorar el rendimiento del conmutador, "agrega Vaseem.
Los investigadores obtuvieron dos configuraciones de interruptores con respuesta térmica y eléctrica en una superficie de zafiro (izquierda), así como una antena sintonizable que opera en dos rangos de frecuencia diferentes (derecha). Crédito:Wiley-VCHWiley-VCH
