Може да не мислим за тях много, но антени има навсякъде. В нашите телефони, в колите си, в етикетите против кражба на дрехите, които купуваме, и тъй като Интернет на нещата става все по-актуална реалност, те се показват на нови места, като микровълни и лампи. Следователно инженерите търсят методи за направяне на антени по-малки, по-леки и по-лесни за прилагане.
Сега, изследователи от университета Drexel са разработили метод за създаване на почти невидими антени на почти всяка повърхност, като буквално ги напръскват като боя. Антените са направени от специален двумерен метален материал, наречен MXene. MXene прах може да бъде разтворен във вода, за да се създаде боя, която след това да се нанася с въздух. При тестовете дори слой, тънък като само 62 нанометра - хиляди пъти по-тънък от лист хартия, - би могъл да комуникира ефективно. Производителността се комбинира само с 8 микрона, точка, в която антенните антени работеха също толкова добре, колкото тези, които в момента се използват в мобилни устройства и безжични рутери.
Антените са толкова тънки, че могат да се напръскат, без да добавят тегло или насипно състояние, дори и на миниатюрни устройства като медицински сензори. И те също са гъвкави, което означава, че могат да се движат по не плоски повърхности, като завеси. Според изследователите антените биха могли да направят огромни подобрения в безжичните устройства и интернет на нещата, особено когато става дума за носими материали - дори бихте могли да напръскате антена върху чорапите си, за да ги следите.
„Това ще позволи наистина безжична комуникация с всеки предмет“, казва Юрий Гогоци, професор по материалознание и инженерство, който ръководи изследванията. "Това би могло да има реална промяна, защото ние вървим към свят, в който всичко ще бъде свързано."
Представете си, че можете незабавно да приложите антена към всеки ваш елемент и да го направите комуникационно устройство. Можете да поставите антена на нашийника на кучето, за да не се изгуби. Поставете такъв на хладилника си, за да може да комуникира с вашите телефони. Поставете ги на вашите тенис топки, за да следите скоростта на сервирането си.
Изследването беше публикувано наскоро в списанието Science Advances .
MXene, двуизмерен материал от титаниев карбид, е открит от изследователите на Drexel през 2011 г. и патентован през 2015 г. Ултрасилен и проводим е показан потенциал за използване в устройства за съхранение на енергия, като електроди за батерии, които могат да зареждат телефони за секунди; предотвратяване на електромагнитни смущения между устройства; усещане за опасни химикали във въздуха и др. В изследването антените MXene се представиха 50 пъти по-добре от тези, направени от графен, настоящият "горещ" наноматериал.
За разлика от други наноматериали, MXene не изисква никакви свързващи вещества или нагряване, за да прилепят наночастиците заедно. Всичко, от което се нуждаете, е да се смеси с вода и да се напръска с аерограф. Получените антени могат дори да работят върху материали, които се движат и огъват, като текстил, макар че това ще повлияе на приемането, по същия начин, както при преместването на антената на стар телевизор.
Пръскането на антени е „интересен подход“, казва Хосеп Йорнет, професор по електротехника в университета в Бъфало, който работи по комуникационни мрежи и интернет на нещата.
Повечето изследвания на тънки гъвкави антени включват печатане, казва Жорнет. Но пръскането има потенциал да бъде по-бързо.
Но докато ефективността на антената, както е показано в статията, е „много добра“, казва Джорнет, „антената сама по себе си не е нищо друго освен парче метал“.
За да направят антените максимално полезни, обяснява той, те биха били сдвоени с видове гъвкава електроника - помислете за разтегливи телефони или таблети за навиване - които все още не съществуват. Това е нещо, с което много изследователи работят, но тепърва ще се реализират.
Екипът на Drexel тества антенните спрей върху груб материал, целулозна хартия и гладък лист от полиетилен терефталат. Те сега планират да го тестват на други повърхности, включително стъкло, прежда и кожа - антените от прежда могат да се правят за свързан текстил, докато кожата може да има приложения за ветеринарна или хуманна медицина. Те се надяват да си партнират с инвеститори или търговски партньори, заинтересовани от разработването на продукти, които биха могли да се възползват от антените.
Докато антените имат потенциал да се използват за носими или здравни монитори, пръскани директно върху кожата, Gogotsi съветва предпазливост, тъй като MXene има малък опит да се използва при хора.
„Винаги сме малко загрижени за нови материали“, казва той. „Биосъвместима ли е? Има ли дългосрочни последици? Бих предложил да изчакаме, преди да го поставим директно върху кожата. “
Екипът разглежда също как да оптимизира материала по отношение на проводимост и здравина, като потенциално го прави още по-тънък и по-лесен за разпръскване в по-прецизни форми, както и го кара да работи на различни честоти.
„Има много място за подобрение“, казва Гогоци. „Първият никога не е най-добрият.“
