Comment brasser votre propre encre conductive - IEEE Spectrum
Photo: W. Gibbs Wayt
Je ne suis pas honte de l'admettre-mes compétences à souder puent. Cela met un vrai Crimp dans ma capacité à prototyper des idées de circuit. Breadboards travail, mais par la conception, ils contraignent de façon significative la façon dont vous pouvez organiser des composants.
J'étais donc excité quand j'ai repéré un article sur prépublication ArXiv.org décrivant une nouvelle encre métal liquide. encres conductrices à base de nanoparticules d'argent sont disponibles depuis un certain temps; récemment, un groupe à Georgia Tech a démontré une façon de les utiliser dans les imprimantes à jet d'encre pour créer des circuits personnalisés. Mais ils sont assez cher, et je ne suis pas enthousiaste à l'idée avec mon imprimante métallique de pompage. En revanche, cette nouvelle encre peut être utilisée dans un stylo à bille de roulement ordinaire pour dessiner des traces de circuit, et la recette pour la fabrication de l'encre est étonnamment simple: Mélanger 75,5 parties gallium avec 24,5 parties d'indium dans un bécher d'eau déminéralisée, de la chaleur à 50 ° C, sous agitation, et voilà: un alliage qui est liquide à la température ambiante, coûte environ US $ 1 par ml, et est de deux ordres de grandeur plus conducteur que les encres de nanoparticules; sa résistivité est seulement 17 fois supérieure à celle du cuivre. Ce que je devais essayer.
Je téléphonai l'auteur principal sur le papier, professeur Jing Liu de l'Institut technique de physique et de chimie à l'Académie chinoise des sciences, à Beijing, pour vérifier que c'était vraiment quelque chose que je pouvais faire à la maison. Utilisez le gallium pur à 99,9 pour cent et l'indium, il a conseillé; Je l'ai acheté les métaux de GalliumSource.com pour environ 130 $. La cartouche de stylo doit être parfaitement propre avant le remplissage, et l'alliage liquide doit être exempt de tous les bits solides qui pourraient obstruer la pointe. Plus important encore, écrire sur des transparents en plastique. La tension superficielle de l'encre est si élevée qu'elle perles sur le papier.
Faire l'encre était facile. Les métaux mélangés facilement, et j'aspirés l'encre conductrice dans une seringue. J'acheté un stylo à bille de roulement de haute qualité et des cartouches « pointe gras » (0,8 millimètre), ce qui m'a semblé serait idéal pour la distribution de l'alliage. Ayant l'avertissement de Liu à l'esprit, je me suis rendu la partie la plus délicate serait faire l'encre séance ordinaire dans les cartouches hors.
Ma première pensée était de saigner sec stylo. J'ai placé le stylo sur une serviette en papier plié, pointe vers le bas, et laissez reposer toute la nuit. Effectivement, l'encre aspirée à une distance dans la serviette. Je percé un trou à travers la base métallique de la cartouche, a confirmé qu'il était vide, et giclé dans l'alliage.
métal liquide immédiatement commencé à émerger de la fin des affaires du stylo, mais pas de la bille. Il pleurait des larmes argentées des trous d'air de quelques millimètres de la cartouche et faire un gâchis terrible. (Je suis heureux que je portais des gants;. Gallium et l'indium ne sont pas bonnes pour votre peau) Je l'ai branché les trous avec de la cire et le stylo a refusé d'écrire. Je serrai dur, essayé encore et oui! Non, il était normal que l'encre est sorti, pas de métal.
Je la cartouche ouverte tranché pour voir ce qui a mal tourné. A l'intérieur je trouve une matière plastique solidaire, mèche en forme de goupillon qui était nul avec l'encre d'origine. Je aurais besoin d'une sorte de cartouche plus simple.
Après deux tentatives ratées avec des cartouches différentes, j'ai finalement trouvé une approche qui a fonctionné. Je seringué l'encre de l'extrémité ouverte d'une cartouche de stylo-point gras Uni-Ball Jetstream puis rincé à plusieurs reprises avec de l'alcool dénaturé jusqu'à ce que chaque goutte de l'encre d'origine a disparu. Je l'ai séché sous une lampe brillante pendant plusieurs heures avant de gicler dans le métal liquide.
« Cela a eu un meilleur travail, » je l'ai dit entre les dents serrées que je mets la plume à la transparence. Je poussai un cri de joie que les lettres I-E-E-E est apparue comme si quicksilver. Une vérification avec le multimètre a confirmé: pratiquement pas de résistance.
Avec un grand optimisme, j'appuyé sur l'un des boutons, puis les autres. Pas de son.
Je tapais sur le thème Mighty Mouse: « Ici, je viens pour sauver le jour! » Bien que son anniversaire avait alors passé, mon jeune fils a eu un grand coup de pied du projet, et il a fourni beaucoup de moments propices à l'apprentissage sur l'électronique. Et pas seulement pour lui.
A propos de l'auteur
W. Gibbs Wayt est un écrivain scientifique indépendant à Seattle et un ancien rédacteur en chef à Scientific American. Il a travaillé avec Nathan Myhrvold à Intellectual Ventures sur divers projets et a été rédacteur en chef de Modernist Cuisine: L'art et la science de la cuisine.