Une encre imprimable avec un compromis de conductivité et de transparence inégalé a été développée par une équipe KAUST pour une utilisation dans les panneaux solaires, et pour le nouveau blocage des ondes électromagnétiques.

Métaux, comme le cuivre et l'or, génèrent peu de chaleur lorsqu'un courant les traverse. Pour cette raison, ces matériaux à haute conductivité sont largement utilisés dans l'industrie électronique. Une autre propriété partagée par ces métaux est l'opacité :ils réfléchissent la lumière au lieu de la transmettre. Mais la transparence est une propriété utile dans les appareils électroniques qui génèrent, détecter ou manipuler le rayonnement électromagnétique.

S'il existe des matériaux à la fois transparents et conducteurs, un compromis doit généralement être fait. "Un problème typique avec les conducteurs optiquement transparents est que leur conductivité est faible, et à mesure que la transparence augmente, la conductivité se détériore davantage ou vice versa, " explique l'ingénieur électricien Atif Shamim.

Shamim et Weiwei Li, un stagiaire postdoctoral dans son groupe, développé l'encre conductrice en dispersant des nanofils d'argent dans une solution de polymère. Travaillant avec une autre équipe KAUST dirigée par Thomas Anthopoulos, ils ont amélioré les propriétés optiques et électriques de cette encre à l'aide d'un traitement connu sous le nom de frittage à la lumière flash au xénon. "Les nanofils d'argent sont généralement modelés à travers plusieurs étapes de traitement et la taille du modelage est assez limitée, ", explique Shamim. "Nous démontrons la structuration à grande surface et à haut débit des nanofils d'argent en une seule étape."

L'encre pourrait trouver une utilisation importante dans les applications optoélectroniques, comme les cellules solaires. Mais Shamim et son collègue Khaled Salama l'ont utilisé dans un dispositif pour une autre application :bloquer les ondes électromagnétiques. Alors que la société s'appuie de plus en plus sur les communications sans fil, il en va de même des dangers de pannes du système dues à des interférences. Et il y a aussi des questions sans réponse sur son impact sur la santé humaine, en particulier pour les nouveau-nés et les patients vulnérables.

Compte tenu de ces préoccupations, Shamim et l'équipe ont créé une structure connue sous le nom de surface sélective en fréquence (FSS). Comme le nom le suggère, cela reflète les ondes électromagnétiques d'une fréquence particulière, tout en laissant passer les autres. L'équipe KAUST a réalisé une FSS en déposant son encre conductrice sur mesure selon un motif répétitif simple sur un substrat polymère flexible.

La caractérisation expérimentale du FSS a montré des performances de réflexion décentes sur deux bandes dans la partie radiofréquence du spectre électromagnétique. Et surtout, alors que les FSS typiques ne bloquent que les ondes avec une certaine polarisation qui viennent d'une certaine direction, le KAUST FSS était insensible à la polarisation des ondes radio et ses performances étaient stables sur une large plage d'angles d'incidence. Un autre point positif est que le FSS imprimé était complètement flexible :sa réponse ne s'est pas détériorée lorsque le matériau a été enroulé.

Pour démontrer l'applicabilité réelle de leur bouclier, ils ont placé un téléphone portable dans une boîte couverte par la FSS et ont observé une réduction significative de la puissance du signal. « Sur la base de ces résultats prometteurs, nous prévoyons d'étendre nos applications pour flexible, transparent, appareils électroniques performants, " dit Shamim. " Par exemple, nous voulons appliquer le FSS transparent mince à un incubateur en verre dans un environnement hospitalier et mener des expériences de blindage électromagnétique pour caractériser davantage notre conception dans un environnement réel."