Печать антенн на изогнутых корпусах — новый метод решит проблему потери радиосигнала

Инженеры продемонстрировали технологию кинетического нанесения вязких чернил, позволяющую печатать высокоэффективные радиочастотные схемы непосредственно на деталях сложной геометрической формы без риска растекания. Результаты исследования опубликованы в журнале Flexible and Printed Electronics.

Аэрокосмическая и автомобильная промышленность остро нуждаются во встроенных конформных антеннах — они монтируются прямо на кузова машин, экономя внутреннее пространство и сохраняя аэродинамику. Использовать для этого стандартную струйную печать невозможно: жидкие чернила (с вязкостью менее 15 сантипуаз) стекают с наклонных плоскостей. Из-за этого толщина одного напечатанного слоя не превышает 1 микрометра, что приводит к высокому сопротивлению и критическим омическим потерям радиосигнала.

Чтобы обойти этот барьер, разработчики применили технологию «вязкой струйной печати» (Viscous Jet Printing). Вместо электростатики аппарат использует кинетическое выталкивание густой серебряной пасты, вязкость которой превышает 1000 сантипуаз. Благодаря густоте капли не растекаются на пластике, не требуют моментального запекания лазером и позволяют за один проход формировать токопроводящие дорожки толщиной до 30 микрометров.

Увеличение толщины слоя радикально снизило потери, обеспечив проводимость, достаточную для эффективной работы радиокомпонентов. В качестве доказательства концепции инженеры успешно напечатали на изогнутых подложках из ABS-пластика микрополосковую антенную решетку (6 ГГц) и частотно-избирательную поверхность для диапазона 38 ГГц. Тесты в безэховой камере подтвердили, что излучающая эффективность таких 3D-антенн достигает 72,9%, практически идеально совпадая с компьютерными симуляциями.

Несмотря на прорыв в радиочастотных характеристиках, метод имеет физические ограничения. Из-за крупного размера выталкиваемых капель минимальная ширина печатной линии сейчас составляет около 0,5 миллиметра, что уступает по разрешению традиционным струйным принтерам. Кроме того, авторы отмечают необходимость адаптации процесса под материалы с более высокой температурой плавления, чтобы серебряные чернила можно было запекать при экстремальных температурах для еще большего снижения сопротивления.

Источник: Flexible and Printed Electronics