科技:喷涂天线解锁了未来的通信

不认输的爱情

18-09-3014:46

【科技:喷涂天线解锁了未来的通信】

导语:听到“天线”这个词,你可能会想到旧电视机顶部的兔子耳朵或者为汽车拾取无线电信号的电线。但天线可以小得多,甚至看不见。无论其形状或大小如何,天线对于设备之间的通信,发送和接收无线电信号至关重要。随着便携式电子设备的日益普及,天线也必须如此。

如果他们的天线重量轻且灵活甚至可能是透明的,可穿戴式监视器,灵活的智能服装,工业传感器和医疗传感器将更加有效。我们和我们的合作者开发了一种材料,为天线与设备的连接提供了更多选择包括在墙壁或衣服上喷涂。

我们的材料科学实验室专注于纳米材料,其比人类头发细10万倍。2011年,德雷塞尔大学材料科学与工程系的研究人员开发出一种将金属与碳或氮原子结合起来的方法,以制造出几个原子厚,非常强且导电性好的材料。我们将这些材料称为MXenes(发音为“maksens”),我们可以用不同的金属制造它们包括钛,钼,钒和铌。

我们 最 近期的工作已经确定,与水混合MXenes让我们喷天线在任何表面上,包括砖墙或玻璃窗口,甚至使用喷墨来在纸张上打印的天线。这为更小,更轻,更灵活的天线创造了新的机会,以配合由更多样化和多功能材料制成的设备。

智能手表和电子汽车钥匙扣可能看起来很先进,但研究人员正在研究更多选择,包括可以感知患者心脏和呼吸频率的医院礼服,以及监测手术后愈合情况的缝线。他们也需要天线, 无菌,灵活,坚固,甚至可机洗。

另一种类型的天线也正在进入世界。许多信用卡和借记卡以及美国护照都包含所谓的RFID标签,即带有识别信息的微型电子芯片,并将其传输到验证交易或证明文件载体身份的传感器。

RFID标签甚至在工业中更常用,跟踪制造过程中的组件,大型货物中的单个盒子和容器,甚至控制工人进入办公室或工厂的特定区域。

自Drexel 2011年发现MXenes以来,世界各地的研究人员一直在测试它们如何在各种任务中发挥作用。一些早期的成功包括储能装置,电磁干扰屏蔽,水过滤,化学传感,结构加固,癌症治疗和气体分离。所有这些方法都利用了MXenes的物理和电学特性:它们对光线透明,具有电子传导性,化学稳定性和强度。

我们一直在探索如何使用MXenes的另一个物理属性:他们喜欢水。当我们将二维碳化钛MXene片材与水混合时,我们得到稳定的水性墨水。我们可以在任何表面上喷涂或打印墨水,当水蒸发时,留下的是MXene层一个MXene天线。

当我们使用碳化钛MXene时,所产生的天线非常擅长传输和引导无线电波,即使它应用于非常薄的层。我们的初步测试表明它可以像金,银,铜或铝制成的更常用的天线一样运行。而且由于它的厚度要薄得多,因此MXene天线可以在对于其他天线材料来说太小的空间中有效甚至小到一张纸的厚度的千分之一。

当我们将MXene天线稍微厚一点更像是一张纸的厚度的十分之一 它仍然可以胜过由其他高科技纳米材料天线制成的天线,包括碳纳米管,石墨烯和纳米银墨水。

此外,MXene天线更容易制作。其他纳米材料制造工艺需要将具有电子功能的成分与其他材料混合,以帮助它们彼此粘合,并将它们加热在一起以加强它们的相互连接。我们的MXene天线分两步制成:将MXenes与水混合,然后用喷枪喷洒。

结语:这意味着几乎任何人都几乎可以在几乎任何地方喷涂天线喷枪。这种新型材料为电子设备开辟了广泛的新可能性,可以在任何地方进行有效通信。

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