Je leest:

Schrijf je eigen apparaat

Schrijf je eigen apparaat

Balpen zet elektronisch circuit op papier

Auteur: | 2 juli 2011

Altijd al een papieren vliegtuigje met echte koplampen willen hebben? Met de ‘printpen’ van onderzoekers van University of Illinois kan het. Deze balpen heeft speciale inkt waarmee je een elektronisch circuit op papier kunt zetten. LEDs eraan, en daar zijn je koplampen.

Hier zie je een printplaat. Het is de voorloper van de geïntegreerde schakeling, oftewel de chip. Daarop zijn alle elektronische componenten in één keer verwerkt in een laagje silicium. Dan heb je geen verbindingen meer nodig tussen de componenten; bij een printplaat wel.
Flickr: carrierdetect

Het hart van vele elektronische apparaten is de printplaat. Hierop zijn alle componenten – schakelaars, weerstanden, spoelen, etc. – met elkaar verbonden via stroomgeleidende draden, zodat ze samen één geheel vormen.

Tot nu toe zijn die platen onflexibel, maar er wordt hard gewerkt aan buigzame varianten. Een onderzoeksgroep van de University of Illinois maakt bijvoorbeeld gebruik van papier. Dat is goedkoop, overal te krijgen en je kunt het in allerlei vormen vouwen. Alleen moet er nog bedrading op. Maar dat kan nu met de speciale balpen die wetenschappers maakten.

Zilveren inkt

De pen zelf is niet anders dan anders. Aan de punt bevindt zich een balletje dat los kan bewegen, waardoor je de inkt uit de pen op het papier kan aanbrengen. Wat wel bijzonder is, is de inkt. Die bestaat uit zilverdeeltjes die de onderzoekers speciaal voor deze pen hebben ontwikkeld. De zilverinkt stolt niet in de pen en doordat het goedje net zo vloeibaar is als gewone inkt, kun je er dus net zo makkelijk mee schrijven als normaal. Het enige – maar belangrijke – verschil is echter dat het op papier opdroogt tot een geleidend materiaal.

Aan de pen zie je niets bijzonders, maar op het papier zie je dat je een led kunt aansluiten op de geschreven tekst (links ligt de batterij).

Vervolgens kun je componenten verbinden aan de geschreven tekst en zo bouw je een echte printplaat. Aangezien het papier flexibel blijft, kun er alle kanten mee op. Je kunt er bijvoorbeeld een vliegtuigje van vouwen mét werkende koplampen.

Metalen inkt is wel vaker gebruikt om elektronische apparaten te maken, bijvoorbeeld met inktjetprinters. Daarmee ben je echter niet zo vrij als met een pen. “De enige limiet is je eigen fantasie”, zegt Jennifer Lewis, één van de onderzoekers.

Instant circuit

Studenten van Lewis kwamen oorspronkelijk met het idee. Ze waren op zoek naar een goedkope manier om elektrische componenten met elkaar te verbinden en de balpen leek hiervoor geschikt. Voor hun definitieve versie hebben ze geëxperimenteerd met verschillende toepassingen. Ze maakten bijvoorbeeld een elektronisch schilderij door met de pen op een vel papier te tekenen en hier een led en batterij op aan te sluiten.

Het schilderij “Sae-Han-Do” van Jung Hee Kim is met de zilverinkt nagetekend. Op de hoek van het dak zie je een led.
Russo et al., 2011

Wat de pen vooral zo handig maakt, is dat je hem direct kunt gebruiken; als je maar een stuk papier hebt. Dat bleek bijvoorbeeld toen het team de pen voor het eerst presenteerde. Iemand in de zaal vroeg of Lewis een LED op haar visitekaartje konden aanbrengen. Daarop tekende Lewis met de pen een elektronisch circuit, verbond dat met een batterij, elektroden en een led, en het lampje was een feit.

Volgens Lewis zou de pen binnen twee jaar klaar kunnen zijn voor de markt, maar daar is het team nog niet mee bezig. Ze werken nu aan het verbeteren van de techniek, zodat de pen dunnere draadjes kan tekenen. De prijs hoeft in ieder geval geen probleem te zijn: ze schat dat de pen rond de 30 euro zou kosten. En aangezien de pen meerdere circuits kan tekenen, zijn de kosten per tekening slechts 60 cent.

Literatuur

  • Russo, A., Ahn, B. Y., Adams, J. J., Duoss, E. B., Bernhard, J. T. and Lewis, J. A. (2011), Pen-on-Paper Flexible Electronics. Advanced Materials, 23, doi: 10.1002/adma.201101328

Zie ook

Lees meer over elektronica en papier op Kennislink:

Oeps: Onbekende tag `feed’ met attributen {"url"=>"https://www.nemokennislink.nl/kernwoorden/elektronica/papier/index.atom?m=en", “max”=>"7", “detail”=>"minder"}

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 02 juli 2011

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.