Este posibil să nu ne gândim la ele mult, dar antenele sunt peste tot. În telefoanele noastre, în mașinile noastre, în etichetele anti-furt de pe hainele pe care le cumpărăm și pe măsură ce Internetul lucrurilor devine o realitate din ce în ce mai prezentă, acestea apar în locuri noi, cum ar fi microundele și lămpile. Prin urmare, inginerii au căutat metode de a face antenele mai mici, mai ușoare și mai ușor de aplicat.
Acum, cercetătorii de la Universitatea Drexel au dezvoltat o metodă pentru crearea de antene aproape invizibile pe aproape orice suprafață, stropindu-le literalmente pe vopsea. Antenele sunt fabricate dintr-un material metalic bidimensional special numit MXene. Pudra MXene poate fi dizolvată în apă pentru a crea o vopsea care este apoi aerisită. În cadrul testelor, chiar și un strat subțire de doar 62 de nanometri - de mii de ori mai subțire decât o foaie de hârtie - ar putea comunica eficient. Performanța a fost maximă la doar 8 microni, un punct în care antenele spray-on funcționau la fel de bine ca și cele utilizate în prezent pe dispozitive mobile și routere wireless.
Antenele sunt atât de subțiri încât pot fi pulverizate fără a adăuga greutate sau volum, chiar și la dispozitive minuscule precum senzorii medicali. Și sunt flexibile și înseamnă că pot merge pe suprafețe neplate, precum perdelele. Cercetătorii spun că antenele ar putea aduce îmbunătățiri uriașe la dispozitivele wireless și la Internet of Things, mai ales atunci când vine vorba de purtabile - puteți chiar pulveriza o antenă pe șosete pentru a le urmări.
„Acest lucru va permite comunicarea fără fir cu orice articol”, spune Yury Gogotsi, un profesor de știință și inginerie a materialelor care a condus cercetarea. "Acest lucru ar putea face o diferență reală, deoarece mergem spre o lume în care totul va fi conectat."
Imaginați-vă că puteți aplica instant o antenă la orice element pe care îl dețineți și face din acesta un dispozitiv de comunicare. Ai putea pune o antenă pe gulerul câinelui tău pentru a-l împiedica să se piardă. Puneți unul pe frigider, astfel încât să poată comunica cu telefoanele. Pune-le pe mingile de tenis pentru a monitoriza viteza servirii tale.
Cercetarea a fost publicată recent în revista Science Advances .
MXene, un material cu două dimensiuni din carbură de titan, a fost descoperit de cercetătorii Drexel în 2011 și brevetat în 2015. Ultra-puternic și conductiv, se arată potențial să fie utilizat în dispozitivele de stocare a energiei, cum ar fi electrozii cu baterii care ar putea încărca telefoane în câteva secunde; prevenirea interferențelor electromagnetice între dispozitive; detectând substanțe chimice periculoase în aer și multe altele. În studiu, antenele MXene au fost de 50 de ori mai bune decât cele din grafen, nanomaterialul „fierbinte” actual.
Spre deosebire de alte nanomateriale, MXene nu necesită lianți sau încălzire pentru a adera împreună nanoparticulele. Nu trebuie decât să fie amestecat cu apă și stropit cu o perie de aer. Antenele rezultate pot lucra chiar și pe materiale care se mișcă și se flexează, cum ar fi textilele, deși acestea vor afecta recepția, în același mod în mișcarea antenei pe un televizor vechi.
Pulverizarea antenelor este „o abordare interesantă”, spune Josep Jornet, profesor de inginerie electrică la Universitatea din Buffalo, care lucrează pe rețele de comunicații și pe Internet of Things.
Jornet spune că cele mai multe cercetări privind antenele subțiri flexibile au implicat imprimarea. Dar pulverizarea are potențialul de a fi mai rapid.
Dar, în timp ce performanțele antenei, așa cum se arată în lucrare, sunt „foarte bune”, spune Jornet, „o antenă de la sine nu este altceva decât o piesă de metal”.
Pentru ca antenele să fie cât mai utile, explică el, acestea ar fi asociate cu tipuri de electronice flexibile - cred că telefoane extensibile sau tablete rulabile - care nu există încă. Este un lucru pe care mulți cercetători lucrează, dar care a ajuns încă la bun sfârșit.
Echipa Drexel a testat antenele cu pulverizare pe un material dur, hârtie de celuloză și una netedă, foi de polietilen tereftalat. Acum intenționează să îl testeze pe alte suprafețe, inclusiv sticlă, fire și piele - antenele din fire ar putea face pentru textilele conectate, în timp ce pielea ar putea avea aplicații pentru medicină veterinară sau umană. Ei speră să se asocieze cu investitori sau parteneri comerciali interesați să dezvolte produse care ar putea beneficia de antene.
În timp ce antenele au potențialul de a fi utilizate pentru purtătoare sau monitoare de sănătate pulverizate direct pe piele, Gogotsi recomandă prudență, întrucât MXene are puține înregistrări de a fi folosit la om.
„Suntem întotdeauna un pic preocupați de materiale noi”, spune el. „Este biocompatibil? Există consecințe pe termen lung? Aș sugera să așteptăm să o punem direct pe piele. ”
Echipa urmărește, de asemenea, modul de optimizare a materialului din punct de vedere al conductivității și al rezistenței, ceea ce îl face să fie și mai subțire și mai ușor de pulverizat în forme mai precise, precum și făcându-l să funcționeze la diferite frecvențe.
„Există destul spațiu pentru îmbunătățiri”, spune Gogotsi. „Primul nu este niciodată cel mai bun.”
