Лазер и жидкий металл: революция в области гибких антенн

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

«Коллапс знаний»: почему ИИ-чат-боты делают наше мышление более плоским и стереотипным

Поисковые системы меняют привычный формат работы. Вместо списка ссылок на независимые сайты пользователи все чаще видят готовые текстовые ответы, сгенерированные искусственным интеллектом прямо на...

Почему самую высокую плотину Италии никто не использует

На севере Италии, в узкой долине на реке Вайонт по сей день можно увидеть грандиозную плотину в 260 метров высотой. Даже сегодня она кажется прямо скажем гигантской, а в 60-е официально была самой...

Обзор сковороды, к которой еда не пригорает RAWMID RAP-01 28 см

Большая сковорода с крышкой и керамическим антипригарным покрытием, которую можно использовать как на варочной поверхности, так и в духовке. Точнее, в этом обзоре я расскажу о модели из нержавеющей...

Почему кабаны идут в город, даже если в лесу хватает еды

Кабана в городе легко представить голодным гостем, который пришёл к мусорным бакам за остатками еды. Но это объяснение подходит не всегда. Исследования показывают: городских кабанов могут...

Что собаки способны увидеть такого, чего не видят люди

Популярное представление о собачьем зрении обычно сводится к двум вещам: собаки якобы видят мир черно-белым и вообще полагаются почти исключительно на нос. Обе создают довольно кривое представление...

Платный мост в никуда: как частная переправа в Новой Зеландии пережила фабрику, ради которой ее построили

Если ехать по новозеландскому шоссе State Highway 56 между Шанноном и Палмерстон-Нортом, возле небольшой сельской местности Опики можно заметить довольно странную конструкцию. По обе стороны реки...