Wie Sie Ihre eigene leitfähige Tinte brauen - IEEE Spectrum
Foto: W. Wayt Gibbs
Ich schäme mich nicht, es-meine Lötkenntnisse zugeben stinken. Das setzt eine echte Kräuselung in meiner Fähigkeit Schaltung Ideen zum Prototyp. Experimentiersyst arbeiten, aber durch Design, sie erheblich einschränken, wie Sie Komponenten anordnen können.
So war ich aufgeregt, als ich einen Preprint-Artikel über ArXiv.org entdecken eine neue Flüssigmetall Tinte beschreibt. Leitlacke aus Silber-Nanopartikel sind seit einiger Zeit zur Verfügung; vor kurzem zeigte eine Gruppe an der Georgia Tech einen Weg, um sie in Tintenstrahldruckern verwenden, um benutzerdefinierte Schaltungen zu erstellen. Aber sie sind sehr teuer, und ich bin nicht scharf auf die Idee Metall durch meinen Drucker zu pumpen. Im Gegensatz dazu kann diese neue Tinte in einem gewöhnlichen Rollkugelfeder verwendet werden Leiterbahnen zu zeichnen, und das Rezept der Tinte für die Herstellung ist verblüffend einfach: Mischen von 75,5 Teilen Gallium mit 24,5 Teilen in einem Becherglas mit deionisiertem Wasser Indium, Wärme bis 50 ° C, unter rühren, und voila: eine Legierung, die bei Raumtemperatur, kostet etwa US $ 1 pro Milliliter Flüssigkeit ist, und ist um zwei Größenordnungen mehr als die leitfähigen Nanopartikel-Tinten; sein spezifischer Widerstand ist nur 17-fache von Kupfer. Das musste ich versuchen.
Ich rief den leitenden Autor auf dem Papier, Professor Jing Liu von dem Technischen Institut für Physik und Chemie an der Chinesischen Akademie der Wissenschaften in Peking, um zu überprüfen, dass dies wirklich etwas, was ich zu Hause tun könnte. Verwenden 99,9 Prozent reines Gallium und Indium, er geraten werden; Ich kaufte die Metalle aus GalliumSource.com für etwa 130 $. Die Stiftpatrone muss vollständig sauber sein vor der Befüllung und die flüssige Legierung frei von irgendwelchen festen Bits sein muss, dass die Spitze verstopfen könnte. Am wichtigsten ist, auf Kunststoff-Folien schreiben. Die Oberflächenspannung der Tinte so hoch, dass es auf dem Papier aufperlt.
die Tinte zu machen war einfach. Die Metalle, leicht gemischt, und ich sog die leitfähige Tinte in eine Spritze. I, habe ein hochwertigen walzen Kugelschreiber und einig „bold-Spitze“ (0,8 mm) Kassetten, die ich gedacht, zur Abgabe der Legierung ideal. Bearing Lius Warnung vor Augen, erkannte ich, der schwierige Teil der regelmäßigen Tinte in den Patronen heraus sitzen würde zu bekommen.
Mein erster Gedanke war, den Stift trocken zu bluten. Ich legte den Stift auf ein gefaltetes Papiertuch, Spitze nach unten, und lassen Sie es über Nacht sitzen. Sicher genug, böse die Tinte weg in das Handtuch. I gebohrten ein Loch durch die Metallbasis der Patrone, bestätigt, dass es leer war, und spritzte in der Legierung.
Flüssiges Metall begann sofort aus dem Geschäft Ende der Stiftes, aber nicht von der Rollkugel entstehen. Es wurde weinend silbrig teardrops von Luftlöchern wenige Millimeter bis die Patrone und eine tolle Chaos. (Ich war froh, dass ich Handschuhe trug,. Gallium und Indium sind nicht gut für die Haut) eingesteckt ich die Löcher mit Wachs und dem Stift weigerte sich zu schreiben. Ich schüttelte es schwer, versuchte immer, ja! Nein, es war normal Tinte, die herauskam, nicht Metall.
Ich geschnitten die Kassette geöffnet, um zu sehen, was falsch gelaufen war. Im Innern fand ich einen fest angebrachten Kunststoff, bottlebrush förmigen Docht, der mit der ursprünglichen Tinte mies war. Ich würde eine einfachere Art von Patrone benötigen.
Nach zwei mit verschiedenen Patronen gescheiterte Versuche mehr, fand ich endlich einen Ansatz, der funktioniert. Ich syringed die Tinte aus dem offenen Ende einer Uni-Ball Jetstream fett-Punkt-Stifts Patrone und dann gespült es wiederholt mit Brennspiritus, bis jeder Tropfen der ursprünglichen Tinte weg war. Ich trocknete sie unter einem hellen Lampe für mehrere Stunden, bevor sie in dem flüssigen Metall spritzt.
„Die bessere Arbeit hatte“, sagte ich zwischen den Zähnen, wie ich Stift auf Transparenz gelegt. Ich stieß einen Schlachtruf wie die Buchstaben I-E-E-E, als ob in Quecksilber erschienen. Eine Überprüfung mit dem Multimeter bestätigt es: praktisch keinen Widerstand.
Mit großem Optimismus, drückte ich auf eine der Tasten, dann die anderen. Keinen Ton.
Ich tippte auf die Mighty Mouse Thema aus: „Hier komme ich, den Tag zu retten!“ Obwohl sein Geburtstag bis dahin hatte vergangen, mein junger Sohn einen großen Tritt aus dem Projekt erhalten, und es wurden viele lehrbar Momente über Elektronik. Und das nicht nur für ihn.
Über den Autor
W. Wayt Gibbs ist freier Wissenschaftsjournalist in Seattle und ein ehemaliger Redakteur bei Scientific American. Die Kunst und Wissenschaft des Kochens: Er hat mit Nathan Myhrvold an Intellectual Ventures auf einer Vielzahl von Projekten und war Chefredakteur der Modernist Cuisine gearbeitet.