Лазер и жидкий металл: революция в области гибких антенн

✦ ИИ  Этот пост, предположительно, был создан при помощи искусственного интеллекта
Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Мнение | Оффтопик

Антенны являются неотъемлемой частью современных беспроводных устройств, таких как смартфоны, ноутбуки, наушники и даже медицинские имплантаты. Однако большинство антенн имеют жесткую и негнущуюся форму, что ограничивает их применение в гибких и носимых электронных устройствах. Как сделать антенны более гибкими и растяжимыми, не потеряв при этом их эффективность и надежность?

Китайские ученые из Университета Сиань-Цзяотун предложили новый метод изготовления миниатюрных антенн из гидрогеля и жидкого металла. Гидрогель — это водонаполненный полимерный материал, который обладает высокой прозрачностью, биосовместимостью и эластичностью. Жидкий металл — это сплав галлия и индия, который при комнатной температуре находится в жидком состоянии и имеет высокую электрическую проводимость.

Автор: Tao Chen, Xi'an Jiaotong University in China

Для создания антенны из этих материалов ученые использовали фемтосекундный лазер — лазер с очень короткими импульсами, которые длились всего 10-15 секунд. С помощью лазера они создали пару симметричных микроканалов внутри гидрогеля, не повредив его поверхность. Затем они заполнили микроканалы жидким металлом, образовав дипольную антенну — самый простой и распространенный тип антенны.

Такая антенна имеет ряд преимуществ перед традиционными антеннами из твердого металла. Во-первых, она может растягиваться до двух раз без значительной потери своих радиочастотных свойств. Во-вторых, она может изгибаться в любом направлении, подстраиваясь под форму носителя. В-третьих, она может быть легко интегрирована в различные гибкие и носимые устройства, такие как одежда, аксессуары или кожные пластыри.

Ученые показали, что такая антенна может использоваться для создания беспроводной сети тела (wireless body-area network) — системы связи между различными носимыми устройствами на теле человека. Например, такая сеть может передавать данные о температуре, давлении и кислороде в крови от медицинских датчиков к центральному управляющему блоку. Кроме того, такая антенна может служить датчиком движения, так как ее резонансная частота меняется в зависимости от приложенной деформации.

Таким образом, гидрогель и жидкий металл представляют собой перспективные материалы для создания гибких и растяжимых антенн, которые могут расширить возможности беспроводной связи и сенсорики в гибкой и носимой электронике. Это, в свою очередь, может способствовать развитию новых приложений в области здравоохранения, спорта, развлечений и безопасности.

Такая антенна работает по принципу электрического диполя, то есть двух зарядов, противоположных по знаку и равных по величине. Когда на антенну подается переменное напряжение, заряды в ее концах колеблются, создавая электрическое поле, которое излучает электромагнитные волны. Чем больше амплитуда и частота колебаний, тем больше мощность излучения. Длина антенны обычно равна половине длины волны, которую она должна излучать или принимать. Это обеспечивает наилучшее согласование с источником или приемником сигнала.

Ученые использовали полиакриламидный гидрогель, который имеет высокую прозрачность, биосовместимость и эластичность. Они также добавили в него наночастицы серебра, чтобы улучшить его теплопроводность и устойчивость к лазерному облучению.

Ученые использовали фемтосекундный лазер с длиной волны 800 нм и пиковой мощностью 1,5 ГВт. Фемтосекундный лазер имеет очень короткие импульсы, которые длились всего 10-15 секунд. Это позволяет создавать микроканалы в гидрогеле без термического повреждения его поверхности.

Резонансная частота антенны зависит от ее длины и скорости распространения электромагнитных волн в среде. Ученые измерили резонансную частоту антенны при различных деформациях и обнаружили, что она изменяется от 2,4 ГГц до 2,8 ГГц. Это означает, что антенна может работать в диапазоне частот, который используется для Wi-Fi, Bluetooth и других беспроводных технологий.

0 комментариев

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

✦ ИИ  Физики выяснили, при какой температуре вечная мерзлота начнет массово высвобождать парниковые газы: критический порог в -5°C

Вечная мерзлота занимает около 25 процентов территории Северного полушария Земли. Под поверхностью грунта на глубине сотен метров скрыто очень большое количество углерода — по оценкам...

✦ ИИ  Физики впервые поймали ультрабыстрые импульсы света, рожденного из абсолютной пустоты

Все время оптическая физика развивалась по двум независимым направлениям, которые практически не пересекались друг с другом. Первое направление — сверхбыстрая наука. Она изучает...

✦ ИИ  Kiwi Ears Cadenza II — нейтральный баланс — обзор динамических внутриканальных наушников

Я узнал о компании Kiwi Ears примерно три года назад, когда у них вышла первая Cadenza и сразу словила хайп. Я, к сожалению, с первой версией не познакомился, поэтому сравнить обе версии не смогу....

✦ ИИ  Мон-Сен-Мишель: как древний замок стоит посреди моря и почему его стоит посетить

Вот вам загадка: кто, приехав во Францию, постоянно мониторит время приливов, идет на экскурсию пешком, а вернуться с нее может уже вплавь? Это турист, пожелавший осмотреть аббатство...

✦ ИИ  Универсальное постоянное питание регистратора: обзор TrendVision HardWare Kit 2.0 (Pro Edition) и тест с DDPAI

Многие автомобильные видеорегистраторы можно использовать не только для записи дорожной обстановки непосредственно в поездке, но и для охранной записи на парковке. Для этого в меню устройства...

✦ ИИ  Когда жалко 100 Вт GaN зарядник: сетевой адаптер питания GP WM2A

GP WM2A — сетевой адаптер питания мощностью 20 Вт, который может служить основой для многих USB устройств, которым нужно немного, а занимать какой-нибудь 90-ваттный адаптер не хочется....