Nanotube RFID: lepsze kody kreskowe?

Znaczniki identyfikacji radiowej (RFID) sprawiły, że uiszczanie opłat za przejazd i opłat za przejazdy tranzytem publicznym jest dziecinnie proste. Ale znaczniki, które są wykonane z silikonu, są nadal zbyt drogie, aby zastąpić wszechobecne kody kreskowe, aby podobnie przyspieszyć linie kasowe w sklepie spożywczym poprzez zdalne skanowanie produktu, gdy jest on nadal w koszyku.

Zakasać: Plastikowe tagi RFID drukowane w procesie roll-to-roll mogą zastąpić kody kreskowe, jeśli programiści mogą obniżyć cenę do jednego grosza lub mniej.

Tanie plastikowe tagi RFID mogą wkrótce to zmienić. Naukowcy z Sunchon w Korei Południowej drukowali obwody RFID na foliach z tworzyw sztucznych, stosując kombinację metod przemysłowych: drukowania z roli na rolę, drukowania atramentowego i stemplowania silikonem. Wykorzystują atramenty zawierające różne materiały – srebro, nanorurki węglowe i hybrydę nanocząstek i polimerów – do osadzania elementów obwodu, takich jak kondensatory i tranzystory, warstwa po warstwie.

Gyoujin Cho, profesor inżynierii elektroniki drukowanej w Sunchon National University , który prowadził prace, szacuje, że tagi kosztują trzy centy za sztukę. Aby zastąpić kody kreskowe, tagi RFID będą musiały kosztować grosz lub mniej. Ale Cho mówi, że powinno to być możliwe do osiągnięcia, jeśli wszystkie warstwy na metce można umieścić w procesie roll-to-roll. Mówi, że wersja obecnego prototypu, która jest w stanie pomieścić przydatne ilości danych, powinna pojawić się na rynku jeszcze w tym roku.

Nowe tagi RFID będą pierwszym produktem wykorzystującym drukowane tranzystory wykonane z nanorurek węglowych. Naukowcy opracowują tusze z nanorurek od dekady, ale jedynym dostępnym na rynku produktem elektronicznym z nanorurek jest folia do elektrod wyświetlaczy. Rick Jansen w firmie produkującej tusze z nanorurek węglowych Nanotechnologie Południowego Zachodu mówi, że dobrej jakości tusze z nanorurek, które są jednolite i wystarczająco lepkie, aby drukować, były kosztowne w produkcji.

Wytwarzanie tranzystorów przy użyciu atramentu nanorurek jest również trudne, ponieważ mieszaniny są zazwyczaj w dwóch trzecich półprzewodnikowe, aw jednej trzeciej metaliczne, a składnik metaliczny sprawia, że ​​mieszanina jest ogólnie przewodząca. Cho i badacze z Paru Corporation w Sunchon opatentowali prosty proces wytwarzania półprzewodników z nanorurek. Powlekają metalowe rurki w roztworze polimerem. Wstrząsasz nimi z pewnymi polimerami, owijasz je i po prostu zostawiasz, mówi profesor chemii Rice University James Tour , który również był zaangażowany w nową pracę.

Powstałe w ten sposób tranzystory są duże i nie działają na równi z urządzeniami krzemowymi. Ale, jak mówi Tour, tagi RFID to dla nich idealne zastosowanie, ponieważ potrzebujesz tylko kilku bitów.

Stworzenie macierzy tranzystorowych, które kontrolują piksele w elastycznym wyświetlaczu za pomocą atramentu nanorurek, byłoby trudniejsze. Do wyświetlaczy potrzebujesz lepszych tranzystorów, mówi. Możemy drukować małe tranzystory za pomocą atramentów z nanorurek węglowych, ale drukowanie dużej ich liczby z dobrym wyrównaniem jest trudne. Mimo to, mówi Cho, koreański zespół pracuje nad stworzeniem obwodów sterujących wyświetlaczem z tranzystorami z nanorurek.

Pasywne tagi RFID, które służą do śledzenia obiektów, składają się z dwóch głównych części: krzemowego układu scalonego i anteny, która jest zwykle wykonana z litej miedzi lub srebrnego atramentu do nadruku. Cewka anteny przechwytuje prąd przemienny z sygnału o częstotliwości radiowej czytnika, a prąd przemienny jest przekształcany w prąd stały w obwodzie prostownika. Inny obwód wykorzystuje tę moc do generowania sygnałów, które są przesyłane z powrotem do czytnika, przekazując informacje przechowywane na znaczniku.

Cho i jego koledzy zaczynają od zastosowania procesu roll-to-roll do osadzania cewek anteny, dolnej warstwy elektrody ze srebrnego atramentu, a następnie warstwy izolacyjnej, hybrydowego atramentu nanocząsteczkowego tytanianu baru i polimeru. Następnie nakładają warstwy atramentów z nanorurek węglowych za pomocą drukarki atramentowej, aby stworzyć tranzystory obwodu. Wreszcie, używają silikonowej pieczątki do wydrukowania kondensatorów i diod potrzebnych do wykonania obwodu prostownika tagu RFID. Używają atramentu z nanodrutów z tlenku cynku domieszkowanych kobaltem do wykonania warstwy półprzewodnikowej w diodzie oraz pasty aluminiowej do górnych elektrod. Naukowcy nakreślają swój proces w Wydanie marcowe dziennika Transakcje IEEE na urządzeniach elektronowych .

Gotowy tag jest trzykrotnie większy od standardowego kodu kreskowego i przechowuje tylko jeden bit informacji, 1 lub 0, więc może dać czytelnikowi tylko odpowiedź tak lub nie. Cho mówi, że 64-bitowy tag powinien być dostępny na rynku w przyszłym roku. Ostatecznym celem jest 96-bitowy znacznik zastępujący kody kreskowe.

Prawdziwy wpływ byłby taki, gdyby mogły konkurować ceną, mówi Pulickel Ajayan , profesor inżynierii mechanicznej i materiałoznawstwa w Rice, który nie był zaangażowany w prace. To jeden z powodów, dla których nanorurki mogą wejść w grę. Jest to proces roll-to-roll, który umożliwia wejście na rynek.

Poprawa rozdzielczości i dokładności drukarki z roli na rolę powinna dać mniejsze znaczniki, które zawierają więcej informacji, mówi Cho. Ale muszą też poprawić obwód, aby emitował sygnały o wyższej mocy. Czytnik działa w tej chwili tylko do 10 centymetrów - jeszcze za mało, aby pracować w kolejce do kasy.

ukryć