Una nueva tinta que contiene nanopartículas de óxido de hierro se puede convertir en componentes totalmente impresos y versátiles para redes celulares.

La tecnología de impresión por inyección de tinta se puede utilizar para producir dispositivos de radiofrecuencia, como antenas, que se puede reconfigurar magnéticamente bajo demanda. Este descubrimiento de un equipo de KAUST impulsa las perspectivas de productos electrónicos económicos que funcionan en todo el mundo sintonizando múltiples bandas y estándares celulares.

Una antena de teléfono celular típica se fabrica depositando patrones metálicos sobre obleas de vidrio o silicio aislante. Estas antenas en miniatura tienen una excelente fiabilidad, pero solo funcionan en bandas de frecuencia fija. Para fabricar dispositivos que puedan adaptarse a diferentes configuraciones inalámbricas, los investigadores recurren cada vez más a los imanes. Reemplazo de una oblea aislante por una magnética, por ejemplo, puede lograr una sintonización de frecuencia que puede cubrir rangos de megahercios a gigahercios.

En lugar del complejo, cerámicas multicapa actualmente utilizadas como sustratos magnéticos, Mohammad Vaseem, Atif Shamim y sus colegas investigaron un enfoque basado en la electrónica imprimible, una tecnología que reemplaza los fluidos llenos de tinte que se encuentran en las impresoras de consumo con tintas especiales que contienen sustancias. como nanopartículas metálicas, y luego personaliza los patrones del dispositivo con relativa facilidad y alta velocidad.

"Si se pueden imprimir sustratos magnéticos, podemos lograr grandes ahorros de costos y agregar nuevas funcionalidades, ", dice Shamim." Hay otras métricas que se pueden optimizar, como el grosor, que son imposibles con sustratos fijos ".

Al inyectar reactivos a base de hierro en una solución de ácido acético caliente, los investigadores sintetizaron nanopartículas magnéticas de óxido de hierro que se dispersaron en agua desionizada para formar una tinta. Las pruebas de impresión posteriores mostraron una promesa inmediata:cuando se deposita como una película delgada sobre un sustrato de vidrio, el nuevo sustrato magnético podría actuar como un dispositivo inductor de almacenamiento de energía con una capacidad ajustable de más del 20 por ciento.

Imprimir la tinta magnética más gruesa que unos pocos nanómetros, sin embargo, resultó imposible debido a su fragilidad natural. Para fortalecer la tinta, el equipo modificó las superficies de las nanopartículas con cadenas de hidrocarburos para ayudar a que los diminutos imanes se mezclaran uniformemente en una resina epoxi conocida como SU-8. La pasta resultante fue serigrafiada y curada con UV en láminas magnéticas independientes de unos pocos milímetros de espesor.

El innovador La oblea magnética totalmente impresa mostró una sintonización de antena prometedora de más del 10 por ciento, una cifra que el equipo pretende mejorar perfeccionando sus recetas de impresión.

"La sorpresa fue que obtuvimos antenas con un buen rango de sintonización, aunque mezclamos 50 por ciento de SU-8, ", señala Shamim." Esto significa que podríamos extender este rango de ajuste aún más ajustando esta relación y también pasar a procesos de rollo a rollo más sofisticados que imprimen a metros por minuto ".