Un inchiostro stampabile con un insuperabile compromesso tra conduttività e trasparenza è stato sviluppato da un team KAUST per l'uso nei pannelli solari, e per il nuovo blocco delle onde elettromagnetiche.

metalli, come il rame e l'oro, generano poco calore quando una corrente li attraversa. Per questa ragione, questi materiali ad alta conduttività sono ampiamente utilizzati nell'industria elettronica. Un'altra proprietà condivisa da questi metalli è l'opacità:riflettono la luce invece di trasmetterla. Ma la trasparenza è una proprietà utile nei dispositivi elettronici che generano, rilevare o manipolare le radiazioni elettromagnetiche.

Mentre ci sono materiali che sono sia trasparenti che conduttivi, di solito si deve fare un compromesso. "Un problema tipico dei conduttori otticamente trasparenti è che la loro conduttività è bassa, e man mano che la trasparenza aumenta, la conduttività si deteriora ulteriormente o viceversa, " spiega l'ingegnere elettrico Atif Shamim.

Shamim e Weiwei Li, un borsista post-dottorato nel suo gruppo, ha sviluppato l'inchiostro conduttivo disperdendo nanofili d'argento in una soluzione polimerica. Lavorando con un altro team KAUST guidato da Thomas Anthopoulos, hanno migliorato le proprietà ottiche ed elettriche di questo inchiostro utilizzando un trattamento noto come sinterizzazione della luce flash allo xeno. "I nanofili d'argento sono in genere modellati attraverso più fasi di elaborazione e la dimensione del modello è piuttosto limitata, ", afferma Shamim. "Dimostriamo la modellazione di grandi aree e ad alto rendimento dei nanofili d'argento in un unico passaggio".

L'inchiostro potrebbe trovare un uso importante nelle applicazioni optoelettroniche, come le celle solari. Ma Shamim e il suo collega Khaled Salama lo hanno usato in un dispositivo per un'altra applicazione:bloccare le onde elettromagnetiche. Man mano che cresce la dipendenza della società dalla comunicazione wireless, lo stesso vale per i pericoli di guasti del sistema dovuti a interferenze. E ci sono anche domande senza risposta sul suo impatto sulla salute umana, in particolare per i neonati e i pazienti vulnerabili.

Con queste preoccupazioni in mente, Shamim e il team hanno creato una struttura nota come superficie selettiva in frequenza (FSS). Come suggerisce il nome, questo riflette onde elettromagnetiche di una particolare frequenza, mentre lascia che altri lo attraversino. Il team KAUST ha realizzato un FSS depositando il proprio inchiostro conduttivo su misura in un semplice motivo ripetuto su un substrato polimerico flessibile.

La caratterizzazione sperimentale dell'FSS ha mostrato prestazioni di riflessione decenti su due bande nella parte a radiofrequenza dello spettro elettromagnetico. E soprattutto, mentre i tipici FSS bloccano solo le onde con una certa polarizzazione che provengono da una certa direzione, il KAUST FSS era insensibile alla polarizzazione delle onde radio e le sue prestazioni erano stabili su un'ampia gamma di angoli di incidenza. Un altro aspetto positivo è che l'FSS stampato era completamente flessibile:la sua risposta non si è deteriorata quando il materiale è stato arrotolato.

Per dimostrare l'applicabilità nel mondo reale del loro scudo, hanno messo un telefono cellulare in una scatola coperta dall'FSS e hanno osservato una significativa riduzione della potenza del segnale. "Sulla base di questi risultati promettenti, stiamo progettando di estendere le nostre applicazioni per flessibili, trasparente, dispositivi elettronici ad alte prestazioni, " dice Shamim. "Ad esempio, vogliamo applicare il sottile FSS trasparente a un incubatore di vetro in un ambiente ospedaliero e condurre esperimenti di schermatura elettromagnetica per caratterizzare ulteriormente il nostro design in un ambiente reale".