Американцы научились напылять Wi-Fi антенны на бумагу

Американцы научились напылять Wi-Fi антенны на бумагу

Американские исследователи разработали простую технологию создания тонких и гибких антенн, состоящих из электропроводного двумерного материала. Ученые предложили распылять частицы материала с помощью окрасочного пистолета на бумагу или полимер и создали с помощью такого метода несколько прототипов, в том числе антенны для работы в Wi-Fi диапазоне и RFID-метку, считываемую на расстоянии восьми метров. Посвященная разработке статья опубликована в журнале Science Advances.

Одна из не до конца решенных технологических проблем, стоящих перед разработчиками носимых устройств, заключается в том, что многие их компоненты приходится создавать из жестких материалов, не очень удобных в ношении. Многие компоненты, к примеру, экраны, инженеры уже научились делать гибкими, но пока почти все эти разработки не применяются в серийных устройствах из-за низких характеристик, в том числе надежности, или сложного и дорогого процесса создания.

Исследователи из Дрексельского университета разработали относительно простой способ создания тонких и гибких антенн на основе двумерного электропроводного материала — карбида титана. Процесс создания таких антенн достаточно прост — сначала необходимо приготовить коллоидный раствор из двумерных частиц карбида титана, а затем его нужно нанести на подложку. Синтез материала происходит с помощью травления Ti3AlC2 и удаления из него алюминиевых атомов. В результате образуются хлопьевидные частицы карбида титана толщиной около нанометра, которые после добавления деионизированной воды образуют коллоидный раствор с равномерным распределением частиц.

После подготовки материала его необходимо нанести на подложку с помощью окрасочного пистолета, который распыляет раствор под высоким давлением. Авторы работы показали, что в качестве подложки можно использовать различные часто используемые материалы, в том числе полиэтилентерефталат и бумагу. Кроме того, одно из преимуществ таких антенн перед антеннами из меди или других металлов заключается в том, что они имеют меньшую толщину скин-слоя, через который проходит большая часть тока, связанного с поступающими на антенну или излучаемыми ей радиоволнами, а значит, общая толщина антенны может быть меньше, что важно при создании микроустройств.

Демонстрация гибкости антенны на полимерной подложке

В своей работе исследователи создали множество прототипов с разной конструкцией и толщиной для изучения их свойств. Для изучения свойств, касающихся излучения радиоволн, авторы создали прототипы дипольных антенн, для исследования распространения волн по материалу они использовали конструкцию копланарного волновода, а свойства обратного рассеяния исследователи изучали на созданных с помощью напыления RFID-метках.

Микроструктура слоев антенны

Созданные учеными дипольные антенны были рассчитаны на работу на частоте 2,4 гигагерца, которая используется в Wi-Fi- и Bluetooth-устройствах, и имели толщину от 62 нанометров до восьми микрометров. Измерения показали, что коэффициент отражения самой толстой антенны составил −65 децибелл, что превышает аналогичный параметр для любых других антенн такой же толщины, выполненных из наноматериалов. Кроме того, авторы создали из карбида титана гибкие RFID-метки, считываемые на расстоянии до восьми метров, наклеиваемые на одежду антенны и другие прототипы.
Существуют и другие недорогие и простые способы создания гибких электронных устройств. К примеру, недавно американские инженеры создали гибкие пассивные Wi-Fi метки с датчиками прикосновения, работающие без аккумулятора, а в 2016 году инженеры из MIT научились создавать гибкие татуировки из сусального золота, которые можно использовать в качестве сенсорной поверхности.

Метки записи:  , , ,

Оставить комментарий

Вы можете использовать HTML тэги: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>