Un equipo de KAUST ha desarrollado una tinta imprimible con un equilibrio de conductividad y transparencia insuperable para su uso en paneles solares. y por el novedoso bloqueo de ondas electromagnéticas.

Rieles, como el cobre y el oro, generan poco calor cuando una corriente fluye a través de ellos. Por esta razón, Estos materiales de alta conductividad se utilizan ampliamente en la industria electrónica. Otra propiedad compartida por estos metales es la opacidad:reflejan la luz en lugar de transmitirla. Pero la transparencia es una propiedad útil en los dispositivos electrónicos que generan, detectar o manipular la radiación electromagnética.

Si bien hay materiales que son transparentes y conductores, Por lo general, se debe llegar a un compromiso. "Un problema típico de los conductores ópticamente transparentes es que su conductividad es baja, y a medida que aumenta la transparencia, la conductividad se deteriora aún más o viceversa, "explica el ingeniero eléctrico Atif Shamim.

Shamim y Weiwei Li, un becario postdoctoral en su grupo, desarrolló la tinta conductora dispersando nanocables de plata en una solución de polímero. Trabajando con otro equipo de KAUST dirigido por Thomas Anthopoulos, mejoraron las propiedades ópticas y eléctricas de esta tinta mediante un tratamiento conocido como sinterización con luz de flash de xenón. "Los nanocables de plata se modelan típicamente a través de múltiples pasos de procesamiento y el tamaño del patrón es bastante limitado, ", dice Shamim." Demostramos el patrón de gran superficie y alto rendimiento de nanocables de plata en un solo paso ".

La tinta podría encontrar un uso importante en aplicaciones optoelectrónicas, como las células solares. Pero Shamim y su colega Khaled Salama lo usaron en un dispositivo para otra aplicación:bloquear ondas electromagnéticas. A medida que crece la dependencia de la sociedad de las comunicaciones inalámbricas, también lo hacen los peligros de fallas del sistema debido a interferencias. Y también hay preguntas sin respuesta sobre su impacto en la salud humana, particularmente para bebés recién nacidos y pacientes vulnerables.

Con estas preocupaciones en mente, Shamim y el equipo crearon una estructura conocida como superficie selectiva de frecuencia (FSS). Como el nombre sugiere, esto refleja ondas electromagnéticas de una frecuencia particular, mientras deja que otros lo atraviesen. El equipo de KAUST hizo un FSS depositando su tinta conductora hecha a medida en un patrón repetitivo simple sobre un sustrato de polímero flexible.

La caracterización experimental del SFS mostró un rendimiento de reflexión decente en dos bandas en la parte de radiofrecuencia del espectro electromagnético. Y lo más importante mientras que los SFS típicos solo bloquean ondas con cierta polarización que provienen de una determinada dirección, el KAUST FSS era insensible a la polarización de las ondas de radio y su rendimiento era estable en una amplia gama de ángulos de incidencia. Otro aspecto positivo es que el FSS impreso era completamente flexible:su respuesta no se deterioró cuando se enrolló el material.

Para demostrar la aplicabilidad de su escudo en el mundo real, colocaron un teléfono móvil en una caja cubierta por el FSS y observaron una reducción significativa en la intensidad de la señal. "Según estos resultados prometedores, planeamos ampliar nuestras aplicaciones para que sean flexibles, transparente, dispositivos electrónicos de alto rendimiento, "dice Shamim". Por ejemplo, queremos aplicar el FSS transparente delgado a una incubadora de vidrio en un entorno hospitalario y realizar experimentos de blindaje electromagnético para caracterizar aún más nuestro diseño en un entorno real ".