Ăng-ten phun có thể mở ra tiềm năng của công nghệ kết nối thông minh

0
17390

Triển vọng của các thiết bị đeo trên người, vải chức năng, Internet kết nối vạn vật và nhóm công nghệ mới của họ xem ra ở trong tầm tay. Nhưng các nhà nghiên cứu trong lĩnh vực này sẽ cho bạn biết lý do chính khiến sự “xuất hiện” bị trễ là vấn đề tích hợp công nghệ kết nối liên tục, cụ thể là ăng-ten với sự thay đổi hình dạng và tính linh hoạt. Nhưng bước đột phá của các nhà nghiên cứu tại trường Cao đẳng kỹ thuật thuộc Đại học Brexel, giờ đây có thể làm cho việc lắp đặt một ăng-ten trở nên dễ dàng.

Trong nghiên cứu được công bố trên tạp chí Science Advances, nhóm nghiên cứu tại trường Cao đẳng kỹ thuật đã mô tả phương pháp phun ăng-ten mỏng vô hình được làm từ loại vật liệu kim loại 2 chiều có tên là MXene cũng hoạt động như các ăng-ten trong thiết bị di động, bộ định tuyến không dây và bộ chuyển đổi di động.

Phát hiện này rất thú vị bởi công nghệ này có nhiều tiềm năng“, Kapil Dandekar, tiến sĩ, giáo sư kỹ thuật điện và máy tính và là đồng tác giả nghiên cứu nói. “Khả năng phun ăng-ten trên chất nền dẻo hoặc làm cho nó trong suốt, có nghĩa là chúng tôi sẽ có nhiều vị trí mới để thiết lập mạng – có nhiều các ứng dụng và phương thức mới để thu thập dữ liệu mới“.

Nhóm nghiên cứu cho biết cacbua titan MXene có thể hòa tan trong nước để tạo ra mực hoặc sơn. Độ dẫn điện đặc biệt của vật liệu cho phép nó truyền và phát sóng vô tuyến, ngay cả khi vật liệu được phun lớp phủ rất mỏng.

Asia Sarycheva, nghiên cứu sinh tiến sỹ và là đồng tác giả nghiên cứu nói: “Chúng tôi đã phát hiện ra rằng ngay cả ăng-ten trong suốt có độ dày hàng chục nano mét cũng có thể truyền thông hiệu quả. Bằng cách tăng độ dày lên 8 micron, hiệu suất của ăng-ten MXene đã đạt 98% giá trị tối đa được dự đoán“.

Việc đảm bảo chất lượng truyền tải ở dạng ăng-ten mỏng này rất quan trọng vì nó cho phép ăng-ten dễ dàng được lắp đặt – theo nghĩa đen là được phun – trên nhiều loại vật liệu và bề mặt mà không cần bổ sung trọng lượng hoặc mạch hoặc đòi hỏi độ cứng nhất định.

GS.TS. Dandekar cho biết: “Công nghệ này có thể cho phép tích hợp liền mạch các ăng-ten với những đồ vật hàng ngày sẽ rất quan trọng đối với Internet kết nối vạn vật. Các nhà khoa học đã nghiên cứu nhiều vật liệu phi truyền thống để tìm ra công nghệ sản xuất đáp ứng được nhu cầu của hệ thống, nhưng công nghệ này có thể tạo thuận lợi để trả lời một số câu hỏi làm khó chúng tôi nhiều năm qua“.

Thử nghiệm ban đầu của ăng-ten phun cho thấy chúng có thể hoạt động với chất lượng như ăng-ten hiện nay được làm từ kim loại quen thuộc như vàng, bạc, đồng và nhôm, nhưng dày hơn nhiều so với ăng-ten MXene. Việc thu nhỏ kích thước và giảm trọng lượng của ăng-ten từ lâu đã là mục tiêu của các nhà khoa học vật liệu và kỹ sư điện, do đó, khám phá này là một bước tiến lớn không chỉ giảm phát thải cacbon mà còn mở rộng ứng dụng của chúng.

Các phương pháp chế tạo kim loại hiện nay không thể tạo ra ăng-ten đủ mỏng và có thể áp dụng cho bất kỳ bề mặt nào, dù đã có nhiều thập kỷ nghiên cứu và phát triển để cải thiện hiệu suất của ăng-ten kim loại“, TS. Yury Gogotsi, người chỉ đạo dự án nói. “Chúng tôi đang tìm kiếm các vật liệu nano hai chiều, có độ dày mỏng hơn 100 lần so với tóc người; chỉ cỡ vài nguyên tử và có thể tự lắp ráp thành các màng dẫn điện khi lắng đọng trên bất kỳ bề mặt nào. Do đó, chúng tôi đã chọn Mxene, vật liệu cacbua titan hai chiều, mạnh hơn kim loại và là kim loại dẫn điện như một ứng viên cho ăng-ten siêu mỏng”.

Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra dòng vật liệu MXene vào năm 2011, sau đó, hiểu được tính chất của chúng và xem xét các ứng dụng triển vọng của chúng. Vật liệu hai chiều phân lớp này được chế tạo bằng cách xử lý hóa chất ướt, có tiềm năng ứng dụng cho các thiết bị lưu trữ năng lượng, chắn điện từ, lọc nước, cảm biến hóa học, gia cố kết cấu và tách khí.

Trong nghiên cứu, các nhà khoa học đã so sánh ăng-ten phủ với nhiều loại ăng-ten làm từ các vật liệu mới như graphene, mực bạc và các ống nano cacbon. Ăng-ten Mxene tốt hơn gấp 50 lần graphene và hơn 300 lần ăng-ten mực bạc về khả năng đảm bảo chất lượng truyền sóng vô tuyến.

Ban đầu nhóm thử nghiệm ứng dụng phun mực ăng-ten trên chất nền thô – giấy xenlulô – và một chất nền mềm – tấm giấy polyethylene terephthalate. Bước tiếp theo các nhà khoa học sẽ xem xét những phương thức tốt nhất để áp dụng nó cho nhiều loại bề mặt từ kính đến sợi và da.

N.T.T (NASATI), theo https://phys.org/news/2018-09-spray-on-antennas-potential-smart-technology.html#jCp,