誘電体材料は，高性能な RF および MW デバイスを完全に印刷する際のボトルネックとなることがよくあります。これは、主に導電層に重点が置かれているため、軽視されがちな課題である。実際、高解像度で制御可能な低損失のデジタル印刷可能な誘電体材料の開発は、技術的な課題となっています。この3分間のビデオでは, ユーリ・ピロ から マサチューセッツ大学ローウェル校 は、なぜそれが困難であるかを説明しています。
従来のポリマーは、アクリル酸やメタクリル酸が一般的でした。これらはラジカルで開始され、巨大な双極子を持っています。この双極子が、実は反応の速度論にとって非常に重要なのです。この双極子が、ラジカルが伝播する際に安定化させるのです。もし、材料を低損失化するために双極子を除去し始めると、反応の速度論を破壊してしまうでしょう。その場でポリマーを形成することはできません。カチオン重合はエポキシ樹脂などでもよく見られますが、この場合もカチオンの伝播を安定化させるために電子吸引基があり、これを取り除くと反応速度が損なわれます。そこで、それを回避する方法が2つあります。
1つは、あらかじめ形成された非極性材料を用いて、ある種の溶媒に溶かす方法です。この方法には2つの大きな問題があります。ひとつは、硬化の際に溶媒を追い出さなければならず、フィルムに大きなストレスがかかること。もうひとつは、粘度の問題です。一般的に、これらの材料はリスクが高いのです。高解像度印刷が可能な粘度にするためには、大量の溶剤を使用しなければなりません。非極性材料を溶かすための溶剤の多くは、タリバンやキシレンなどを使用しなければなりません。これらの溶剤はかなり毒性が強く、製造現場で使用するのは難しいのです。そこで、誘電率が低く、加工条件の少ない非極性ポリマーをその場で作ることが大きな課題となっています。
現在、いくつかの解決策が見つかっています。プリンテッドエレクトロニクスでは、低誘電率で低誘電正接のポリアミドがよく使われています。しかし、ポリイミドの問題点の1つは、材料をその場で免疫化しなければならないことです。そのため、材料を180度以上に加熱しなければなりません。そうすると、プリントエレクトロニクスを実現する上で最もエキサイティングな部分である柔軟な素材が使えなくなります。また、ベンゾイソブタンもよく使われる材料です。しかし、この場合も、非常に長い時間と高温の処理条件が必要で、柔軟な材料を導入する能力を破壊してしまいます。
ですから、低処理条件、低極性で、その場で形成できる非極性材料を考え出すのは難しく、従来のアプローチは使えません。" [This is automatically translated from English]