一种既导电又透明的可印刷油墨也能阻挡无线电波

KAUST 团队开发了一种具有无与伦比的导电性和透明度权衡的可印刷油墨，用于太阳能电池板和新型电磁波阻挡。当电流流过金属(例如铜和金)时，它们几乎不会产生热量。因此，这些高导电性材料被广泛用于电子行业。这些金属的另一个共同特性是不透明度：它们反射光而不是透射光。但是透明度是产生、检测或操纵电磁辐射的电子设备的一个有用特性。

虽然有些材料既透明又导电，但通常必须做出妥协。“光学透明导体的一个典型问题是它们的导电性低，随着透明度的增加，导电性进一步恶化，反之亦然，”电气工程师 Atif Shamim 解释说。

Shamim 和他所在团队的博士后研究员 Weiwei Li 通过将银纳米线分散在聚合物溶液中来开发导电墨水。他们与 Thomas Anthopoulos 领导的另一个 KAUST 团队合作，使用一种称为氙灯闪光烧结的处理方法增强了这种墨水的光学和电学特性。“银纳米线通常通过多个加工步骤形成图案，并且图案尺寸非常有限，”沙米姆说。“我们在一个步骤中展示了银纳米线的大面积和高通量图案化。”

这种墨水可以在光电应用(例如太阳能电池)中找到重要用途。但 Shamim 和他的同事 Khaled Salama 将其用于另一种应用的设备中：阻挡电磁波。随着社会对无线通信的依赖不断增加，干扰导致系统故障的危险也在增加。此外，关于其对人类健康的影响，尤其是对新生儿和易受伤害的患者，也存在未解决的问题。

考虑到这些问题，Shamim 和团队创建了一种称为频率选择表面 (FSS) 的结构。顾名思义，这反映了特定频率的电磁波，同时让其他人通过它。KAUST 团队通过在柔性聚合物基板上以简单的重复图案沉积他们定制的导电墨水来制造 FSS。

FSS 的实验特性表明，在电磁频谱的射频部分的两个频段上具有良好的反射性​​能。重要的是，虽然典型的 FSS 仅阻挡来自某个方向的具有特定极化的波，但 KAUST FSS 对无线电波的极化不敏感，并且其性能在很宽的入射角范围内都很稳定。另一个积极因素是打印的 FSS 是完全灵活的：当材料卷起时，它的响应并没有恶化。

为了证明他们的屏蔽在现实世界中的适用性，他们将一部手机放在一个被 FSS 覆盖的盒子里，并观察到信号强度显着降低。“基于这些有希望的结果，我们计划将我们的应用扩展到灵活、透明、高性能的电子设备，”沙米姆说。“例如，我们希望将薄透明 FSS 应用于医院环境中的玻璃培养箱，并进行电磁屏蔽实验，以进一步表征我们在真实环境中的设计。”

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