Erittäin ohuita antenneja

Lähes näkymättömän ohutta MXene-antennia voidaan soveltaa monenlaisiin alustoihin ja toimimaan paremmin mobiililaitteissa kuin tällä hetkellä käytettävät antennimateriaalit.

Drexel's College of Engineeringin uusin läpimurto voi nyt tehdä antennin tuottamisesta yhtä helppoa kuin tagien spreijaamisesta.

Aiheen parissa toiminut tutkijaryhmä raportoi menetelmästä, jota kutsutaan näkymättömän ohuiksi antenneiksi. Ne valmistetaan kaksiulotteisesta metallisesta MXene-materiaalista.

MXene-titaanikarbidia voidaan liuottaa veteen musteen tai maalin muotoon. Materiaalin poikkeuksellinen johtokyky mahdollistaa sen lähettää ja ohjata radioaaltoja jopa silloin, kun sitä käytetään erittäin ohuena pinnoittena.

"Olemme huomanneet, että jopa läpinäkyvät antennit, joiden paksuudet kymmeniä nanometrejä pystyivät kommunikoimaan tehokkaasti", toteaa materiaalitekniikan ja -tekniikan tohtori Asia Sarycheva. "Lisäämällä paksuutta 8 mikroniin MXene-antennin suorituskyky saavutti 98 prosenttia ennustetusta maksimiarvostaan."

Spreijattujen antennien alustavat testit viittaavat, että ne voivat toimia samalla laatutasolla kuin nykyiset tutuista metalleista valmistetut antennit mutta joiden on oltava ahtosyvyyden (skin depth) vuoksi paljon paksumpia kuin MXene-antennien.

"Nykyiset valmistusmenetelmät eivät pysty tekemään antenneja riittävän ohuiksi ja sovellettaviksi millekään pinnalle, vaikka vuosikymmenien tutkimus ja kehitystyöt parantaisivat metalliantennien suorituskykyä", sanoo professori Yury Gogotsi, joka aloitti ja johti hanketta.

Drexelin tutkijat löysivät MXene-materiaalien perheen vuonna 2011. Tämä kerrostettu kaksiulotteinen materiaali, joka valmistetaan märkäkemikaalien käsittelyllä. Se on jo osoittanut potentiaalia energian varastointilaitteissa, sähkömagneettisena suojana, veden suodatuksen, kemiallisen tunnistuksen, rakenteen vahvistamisen ja kaasun erottamisen parissa.

Tutkijat pistivät spray-antennit myös muita erilaisia antenneja vastaan, jotka valmistettiin grafeenista, hopeamusteesta ja hiilinanoputkista. MXene-antennit olivat 50 kertaa parempia kuin grafeeniset ja 300 kertaa parempia kuin hopea-musteantennit radioaaltosignaalin laadun säilymisen kannalta.

"Ohuin antenni oli vain 62 nanometriä paksu ja se oli lähes läpinäkyvä. Toisin kuin muut nanomateriaalien valmistusmenetelmät, jotka edellyttävät sideaineita ja lämmitystä nanopartikkelien sintraamiseksi yhteen, Drexelin tutkijat tekivät antennit yhdellä työvaiheella ilmasiveltimellä ruiskuttamalla vesipohjaista MXene-mustettaan.

Aiheesta aiemmin:

Häiriöt kuriin ohuemmilla suojilla

Notkeampia atomien paksuisia kalvoja

Energiaa kaksiulotteisten materiaalien väliin