Sterk reflecterende spiegels uit de inkjetprinter

Diëlektrische spiegels, ook wel Bragg-spiegels genoemd, kunnen licht bijna volledig reflecteren. Dit maakt ze geschikt voor talloze toepassingen, bijvoorbeeld in camerasystemen, in microscopie, in medische technologie of in sensorsystemen. Voorheen moesten deze spiegels worden vervaardigd in dure vacuümapparatuur. Onderzoekers van het Karlsruhe Institute of Technology (KIT) hebben nu voor het eerst hoogwaardige Bragg-spiegels geprint met inkjetprinters.

Sterk reflecterende spiegels uit de inkjetprinter
Gekleurde, bedrukte spiegellaag op een folie. Inkjetprinten maakt het mogelijk om te structureren, zodat ook logo’s met een groot oppervlak kunnen worden afgedrukt. Foto: Qihao Jin, KIT

Het proces zou de weg kunnen openen naar de digitale productie van op maat gemaakte spiegels. De resultaten verschenen in Advanced Materials.

Inkt gemaakt van nanodeeltjes

Bragg-spiegels, die uit een groot aantal dunne lagen bestaan, vormen een optische spiegel die ervoor zorgt dat licht van een bepaalde golflengte gericht wordt gereflecteerd. Hoe sterk Bragg spiegels reflecteren hangt af van de materialen, maar ook van hoeveel lagen er worden aangebracht en hoe dik ze zijn. Voorheen moesten Bragg-spiegels worden vervaardigd met behulp van dure vacuümproductieapparatuur. Het team van Karlsruhe is er voor het eerst in geslaagd ze op verschillende media af te drukken. Dit vereenvoudigt de productie aanzienlijk.

“Het was een grote uitdaging om geschikte inkten te ontwikkelen en een betrouwbaar proces op te zetten voor het produceren van meerdere lagen”, zegt professor Uli Lemmer, die het project leidt. De componenten van de inkten moeten geschikte optische eigenschappen hebben en ook oplosbaar zijn. Bovendien moet elke laag zo gelijkmatig mogelijk zijn om een ​​consistente stapeling van lagen te garanderen. Bovendien moet de druk nauwkeurig kunnen worden gecontroleerd en moeten de resultaten reproduceerbaar zijn om op betrouwbare wijze uitstekende optische eigenschappen, d.w.z. een hoge reflectiviteit van de Bragg-spiegel, te garanderen.

Het onderzoeksteam vertrouwde op nanodeeltjes: “Door de snelle ontwikkeling in de nanochemie worden nanodeeltjes goedkoper en diverser”, zegt Lemmer. Zijn team gebruikte een mix van twee verschillende materialen, titaniumdioxide en polymethylmethacrylaat, als optisch actieve componenten van de inkten. Met behulp van deze inkten waren ze in staat om de optische eigenschappen en dikte van een enkele laag met inkjet precisie te printen. “We bereikten een ultrahoge reflectiviteit van 99 procent met slechts tien dubbele lagen”, zegt Lemmer.

Printen op grote en kleine oppervlakken

Enerzijds kan de door de onderzoekers van het LTI ontwikkelde fabricagemethode worden toegepast op zeer kleine oppervlakken tot op enkele micrometers, zodat bijvoorbeeld optische componenten voor microsysteemtechnologie of voor camerasystemen eenvoudig kunnen worden vervaardigd . Anderzijds kunnen ook grote oppervlakken zoals zonnepanelen, gevelelementen of reclamedisplays van enkele vierkante meters worden bedrukt. De spiegels zouden zelfs op flexibele plastic folies kunnen worden geprint. “Het volledig digitale productieproces maakt de productie van spiegellagen mogelijk die precies zijn afgestemd op de toepassing. Dit is een enorm voordeel ten opzichte van eerdere productieprocessen”, aldus Lemmer.

Geef een antwoord

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *