Yeni tip karbon nanotüp fiber anten: esneklik ve ağırlık avantajları ile!
Kılavuz
Son zamanlarda, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Rice Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, karbon nanotüp fiberlerden yapılmış bir kablosuz anten geliştirdiler.Performans bakır antenlerle karşılaştırılabilir, ancak ağırlık sadece 1 / 20'dir. Bu antenin, ağırlık ve esneklik avantajları nedeniyle havacılık alanında ve giyilebilir elektronik ekipmanda kullanılması bekleniyor.
Anahtar kelime
Giyilebilir teknoloji, antenler, karbon nanotüpler
arka fon
Anten, genellikle kablosuz sinyalleri iletmek ve almak için kullanılır. Kablosuz iletişim sisteminde anten her zaman en kritik bileşenlerden biri olmuştur ve çok önemli bir konuma sahiptir.
Yazar daha önce antenlerle ilgili bazı yenilikçi teknolojileri de tanıttı. Örneğin:
-
Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Boston College araştırma ekibi tarafından geliştirilen ilk nano ölçekli kablosuz iletişim sistemi. Görünür dalga boylarında çalışabilir, yüzey plazmonları gönderip almak için antenler kullanabilir ve üst düzey kontrol gerçekleştirebilir.
(Resim kaynağı: Boston College)
-
Finlandiya'daki Aalto Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, anteni analogdan dijitale taşımak için yeni bir teknoloji türü kullanıyor, bu da anteni daha küçük bir yer kaplamasını, verileri daha hızlı iletmesini ve daha yüksek radyasyon verimliliğine sahip olmasını sağlıyor.
(Resim kaynağı: Aalto Üniversitesi, Finlandiya)
-
Graphene Flagship projesindeki araştırmacılar, cep telefonları gibi yakın alan iletişim cihazlarıyla bilgi alışverişinde bulunabilen ve geleneksel bir metal anten işlevine sahip, tamamen esnek bir anten oluşturmak için grafeni kullanıyor. Bu grafen tabanlı NFC anteni kimyasal olarak inerttir, binlerce kıvrıma dayanıklıdır ve farklı standartlardaki esnek alt tabakalara yerleştirilebilir.
(Resim kaynağı: Graphene Flagship)
Yenilikçilik
Son zamanlarda, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Rice Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, karbon nanotüp fiberlerden yapılan kablosuz antenlerin bakır antenlerle karşılaştırılabilir performansa sahip olduğunu iddia ettiler, ancak toplam miktar yalnızca 1/20. Bu tür antenin pratik avantajları vardır çünkü ağırlık ve esneklik, havacılık uygulamalarında ve giyilebilir elektronik cihazlarda anahtar faktörlerdir.
Araştırma, "Applied Physics Letters" dergisinde yayınlandı.
(Fotoğraf kredisi: Jeff Fitlow / Rice Üniversitesi)
teknoloji
Rice Üniversitesi laboratuvarında kimyager ve kimya mühendisi olan Matteo Pasquali, daha güçlü, daha hafif bir karbon nanotüp lifi geliştirdi. Bu çalışmanın bulguları, bu materyal için daha fazla uygulama olanağı sağlar. 2013 yılında laboratuvar, yüksek iletkenliğe sahip karbon nanotüp lifleri yapmak için ilk pratik yöntemi geliştirdi. O zamandan beri beyin implantları, kalp ameliyatı ve diğer uygulamalar üzerinde testler yaptılar.
Havacılık uygulamalarında ağırlık, maliyete eşittir. Bununla birlikte, bu araştırma, mühendislerin havacılık uygulamaları için uygun olan modern malzemeler bulmasına yardımcı oldu. Pasquali, bu yüksek mukavemetli, esnek ve iletken fiber antenin sinyal gönderip almak için kullanılabileceğini, bileklik sağlık monitörleri ve elektronik cihazlarla gömülü giysiler gibi giyilebilir cihazların bu antenden yararlanacağını söyledi.
Rice Üniversitesi ekibi ve Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü'nden (NIST) meslektaşları, karbon nanotüp liflerinin evrensel kablosuz iletişim frekansında (1GHz ~ 2.4GHz) olup olmadığını belirlemek için "spesifik radyasyon verimliliği" adlı bir mekanizma geliştirdiler. ) Ve sonuçları standart bakır antenlerle karşılaştırın. Yaptıkları iplik 8-128 liften oluşmakta olup, kalınlığı insan saçı ile hemen hemen aynıdır ve boyu aynı uzunlukta kesilir.Özel ekipmanlarda test edilir ve doğrudan bakır ile karşılaştırılır.
(Fotoğraf kredisi: Jeff Fitlow / Rice Üniversitesi)
Rice Üniversitesi'nde yüksek lisans öğrencisi ve tezin baş yazarı Amram Bengio şunları söyledi:
"Antenler genellikle belirli bir şekle sahiptir ve onları çok dikkatli bir şekilde tasarlamanız gerekir. Belirli bir şekli oluşturduktan sonra, bu şekli korumalarını istersiniz. Bu nedenle ilk deneysel zorluk, esnek antenlerimizi formda tutmaktır. . "
değer
Rice Üniversitesi araştırmacıları, diğer laboratuvarlardaki (farklı karbon nanotüp fiber malzemeler kullanıyorlar) erken araştırma sonuçlarının aksine, fiber antenlerin radyasyon verimliliğinin aynı frekans ve çaptaki bakırınkiyle eşleştiğini buldular. Araştırma sonuçları, karbon nanotüp antenlerin performansının fiberin yoğunluğu ve iletkenliği ile orantılı olduğu tahmin teorisini desteklemektedir.
Bengio şunları söyledi:
"Yalnızca aynı çap ve kesit alanında performansın aynı olduğunu bulmadık, aynı zamanda toplam miktar düşünüldüğünde, toplam miktarın bakır telin yalnızca 1 / 20'si olduğunu gördük."
Dedi ki:
"Bu malzemenin kullanımı büyük bir satış noktasıdır, ancak bilimsel bir bakış açısından, bu frekanslarda, karbon nanotüp makro malzemeleri tipik bir iletken gibidir. Fiberin 'orta iletken olduğu düşünülse de "Evet, ama aynı zamanda üstün performans gösteriyor."
Pasquali, üreticiler 30 gauge telleri daha ince bakır tellerle değiştirecek olsa da, bu tellerin çok kırılgan ve kullanımının zor olabileceğini söyledi. Dedi ki:
"Amram'ın araştırması gösteriyor ki, üç şeyi doğru yaparsanız: fiberi doğru yapın, anteni doğru yapın ve anteni iletişim protokolüne göre tasarlayın, o zaman anteniniz çok iyi çalışacaktır. Anteni yüksek frekanslarda kullandıkça Çok ince hale gelir, bakır telden daha fazla avantajı olacaktır, çünkü bakır tel çapı nedeniyle çok ince ve kontrolü zor hale gelecektir ve karbon nanotüpler kumaşların özelliklerine sahiptir ve iyi çalışmaya devam edebilir.
Referans
[1]
[2] E. Amram Bengio, Damir Senic, Lauren W. Taylor, Dmitri E. Tsentalovich, Peiyu Chen, Christopher L. Holloway, Aydın Babakhani, Christian J. Long, David R. Novotny, James C. Booth, Nathan D. Orloff, Matteo Pasquali. Yüksek verimli karbon nanotüp dişli antenler Uygulamalı Fizik Mektupları, 2017; 111 (16): 163109 DOI: 10.1063 / 1.4991822
Daha ileri teknolojiler ve yenilikçi ürünler için lütfen WeChat herkese açık hesabını takip edin: IntelligentThings veya yazarın kişisel WeChat ile iletişime geçin: JohnZh1984
