Antenner af fleksible nanorørfilm et alternativ til elektronik

Antenner lavet af carbon nanorørfilm er lige så effektive som kobber til trådløse applikationer, ifølge forskere ved Rice University's Brown School of Engineering. De er også hårdere, mere fleksibel og kan i det væsentlige males på enheder.

Rislaboratoriet for kemisk og biomolekylær ingeniør Matteo Pasquali testede antenner lavet af "forskydningsjusterede" nanorørfilm. Forskerne opdagede, at ikke kun de ledende film var i stand til at matche ydelsen af ​​almindeligt anvendte kobberfilm, de kunne også gøres tyndere for bedre at håndtere højere frekvenser.

Resultaterne beskrevet i Anvendt fysik bogstaver fremme laboratoriets tidligere arbejde med antenner baseret på carbon nanorørfibre.

Laboratoriets forskydningsjusterede antenner blev testet på National Institute of Standards and Technology (NIST) facilitet i Boulder, Colorado, af hovedforfatter Amram Bengio, der udførte forskningen og skrev papiret, mens han fik sin doktorgrad i Pasqualis laboratorium. Bengio har siden stiftet en virksomhed til at videreudvikle materialet.

Ved målfrekvenserne 5, 10 og 14 gigahertz, antennerne holdt let deres egne med deres metalmodstykker, han sagde. "Vi gik op til frekvenser, der ikke engang bruges i Wi-Fi- og Bluetooth-netværk i dag, men vil blive brugt i den kommende 5G -generation af antenner, " han sagde.

Bengio bemærkede, at andre forskere har argumenteret for, at nanorørbaserede antenner og deres iboende egenskaber har forhindret dem i at overholde det "klassiske forhold mellem strålingseffektivitet og frekvens, "men riseksperimenterne med mere raffinerede film har vist dem forkerte, giver mulighed for en-til-en sammenligninger.

For at lave filmene, rislaboratoriet opløste nanorør, de fleste af dem enkeltvæggede og op til 8 mikron lange, i en syrebaseret opløsning. Når det spredes på en overflade, den frembragte forskydningskraft får nanorørene til at justere sig selv, et fænomen, Pasquali -laboratoriet har anvendt i andre undersøgelser.

Bengio sagde, at selvom gasfaseaflejring i vid udstrækning anvendes som en batchproces til sporeaflejring af metaller, væskefasebehandlingsmetoden egner sig til mere skalerbar, kontinuerlig antenneproduktion.

Testfilmene var på størrelse med et glasglas, og mellem 1 og 7 mikrometer tyk. Nanorørene holdes sammen af ​​stærkt attraktive van der Waals styrker, hvilket giver materialet mekaniske egenskaber langt bedre end kobber.

Forskerne sagde, at de nye antenner kunne være velegnede til 5G -netværk, men også til fly, især ubemandede luftfartøjer for hvilken vægt er en overvejelse; som trådløse telemetriportaler til efterforskning af olie- og gasefterforskning; og til fremtidige "tingenes internet" applikationer.

"Der er grænser på grund af fysikken for, hvordan en elektromagnetisk bølge formerer sig gennem rummet, "Sagde Bengio." Vi ændrer ikke noget i den henseende. Det, vi ændrer, er det faktum, at det materiale, som alle disse antenner vil blive fremstillet af, er væsentligt lettere, stærkere og mere modstandsdygtig over for en bredere vifte af ugunstige miljøforhold end kobber. "

"Dette er et godt eksempel på, hvordan samarbejde med nationale laboratorier i vid udstrækning udvider universitetsgruppers rækkevidde, "Pasquali sagde." Vi kunne aldrig have udført dette arbejde uden NIST -teamets intellektuelle engagement og eksperimentelle evner. "