Une nouvelle encre ouvre la porte au radar imprimé en 3D

Nous pouvons maintenant ajouter la technologie radar à la liste croissante de choses étranges mais utiles qui peuvent être réalisées avec l'impression 3D.

Une imprimante 3D avancée distribue de l'encre conductrice pour construire un appareil électronique capable de filtrer le rayonnement électromagnétique. Le tube horizontal utilise un aspirateur pour éliminer l'encre indésirable.

L'impression de l'électronique des systèmes radar sophistiqués sur des feuilles de plastique rendrait les systèmes à la fois moins chers et plus polyvalents. Cela aurait des avantages militaires évidents, mais aussi de nombreuses applications civiles potentielles, telles que les radars de surveillance météorologique et les véhicules autonomes. L'un des principaux défis de l'électronique d'impression capable de gérer les ondes radio à haute fréquence consiste à développer de nouvelles encres dotées des bonnes propriétés électriques.

De haut en bas : un déphaseur imprimé, une surface sélective en fréquence (FSS) imprimée et un gros plan du FSS. Dans le gros plan, les varactors sont les objets oblongs entre les carrés d'encre conductrice d'argent. Ils contiennent à la fois l'encre argentée (lignes sinueuses) et l'encre nouvellement développée (ovales brunâtres).

Les chercheurs d'un laboratoire parrainé par Raytheon à l'Université du Massachusetts, Lowell, disent avoir une solution : une nouvelle encre fonctionnelle qu'ils ont utilisée pour imprimer des appareils qui peuvent être réglés pour générer ou détecter des ondes radio de fréquences spécifiques, une capacité essentielle du radar . Les systèmes radar fonctionnent en transmettant des ondes radio, puis en détectant les signaux qui reviennent après que les ondes ont heurté un objet sur leur chemin.

La nouvelle encre est essentielle pour imprimer un type spécifique de condensateur appelé condensateur à tension variable, ou varactor. Les chercheurs pensent qu'il s'agit du premier varactor entièrement imprimé, un composant électrique essentiel de certains dispositifs électroniques accordables utilisés dans les systèmes radar militaires ainsi que dans les systèmes anticollision automobiles et les tours de téléphonie cellulaire.

L'un de ces dispositifs, appelé déphaseur, est nécessaire pour orienter électroniquement le faisceau d'un système radar dit à réseau phasé. Un autre dispositif désormais imprimable grâce à la nouvelle encre est une surface sélective en fréquence, essentiellement un filtre qui peut bloquer des fréquences spécifiques de rayonnement électromagnétique ou leur permettre de passer à travers. De tels filtres empêchent les rayonnements indésirables de perturber un système radar. Ils peuvent également être utilisés pour faire des choses comme protéger un environnement particulier, comme un hôpital.

La possibilité d'imprimer ces systèmes pourrait éventuellement conduire à des processus de fabrication beaucoup moins chers et plus rapides que ceux utilisés aujourd'hui, déclare Christophe McCarroll , qui codirige le Institut de recherche Raytheon UMass-Lowell . Le goulot d'étranglement est que les appareils électroniques hautes performances reposent généralement sur des matériaux nécessitant une fabrication à haute température, ce qui n'est pas compatible avec le plastique.

Les chercheurs ont déjà mis au point des encres conductrices, contenant souvent des nanoparticules métalliques, qui peuvent être traitées à des températures relativement basses (voir Batteries d'impression). Les encres qui donneraient des dispositifs accordables pour radar doivent contenir des matériaux avec certaines propriétés électriques qui peuvent être ajustées en appliquant une tension.

L'encre mise au point par les chercheurs de Raytheon et UMass-Lowell est constituée de minuscules particules d'un tel matériau en suspension dans un polymère thermoplastique. La nouvelle encre peut être imprimée et durcie à des températures suffisamment basses pour être compatible avec certains plastiques.

Pour fabriquer les deux appareils, le groupe utilise actuellement une imprimante à jet d'aérosol, qui utilise des flux de gaz pour déposer avec précision de l'encre conductrice en argent, et une autre imprimante qui s'appuie sur de minuscules vibrations pour distribuer la nouvelle encre.

Une imprimante construit une surface sélective en fréquence en distribuant des couches d'encres fonctionnelles.

Les chercheurs expérimentent encore leurs matériaux et leurs conceptions d'appareils. Ils explorent également des moyens de combiner des dispositifs imprimés avec les puces informatiques à haute puissance qui sont essentielles aux systèmes radar. McCarroll dit que le rêve est d'imprimer l'ensemble du système radar, mais l'objectif à court terme est de développer des processus efficaces pour construire des systèmes à la fois à partir de composants imprimés et de ceux fabriqués avec des moyens conventionnels.

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