Ouça a palavra "antena" e você poderá pensar em orelhas de coelho em cima de uma velha TV ou no fio que capta os sinais de rádio de um carro. Mas uma antena pode ser muito menor - até mesmo invisível. Não importa sua forma ou tamanho, uma antena é crucial para a comunicação, transmitir e receber sinais de rádio entre dispositivos. À medida que os eletrônicos portáteis se tornam cada vez mais comuns, as antenas devem, também.

Monitores vestíveis, roupas inteligentes flexíveis, sensores industriais e sensores médicos serão muito mais eficazes se suas antenas forem leves e flexíveis - e possivelmente até transparentes. Nós e nossos colaboradores desenvolvemos um tipo de material que oferece muito mais opções para conectar antenas a dispositivos - incluindo pintura em spray em paredes ou roupas.

Nosso laboratório de ciência de materiais se concentra em nanomateriais, que são mais de 100, 000 vezes mais fino que um cabelo humano. Em 2011, pesquisadores do Departamento de Engenharia e Ciência de Materiais da Universidade Drexel desenvolveram uma maneira de combinar metais com átomos de carbono ou nitrogênio para criar um material com alguns átomos de espessura, muito forte e bom na condução de eletricidade. Chamamos esses materiais de MXenes (pronuncia-se "maksens"), e podemos fazê-los com diferentes metais - incluindo titânio, molibdênio, vanádio e nióbio.

Nosso trabalho mais recente identificou que misturar MXenes com água nos permite borrifar antenas em qualquer superfície, incluindo uma parede de tijolos ou uma janela de vidro - e até mesmo usar um jato de tinta para imprimir uma antena no papel. Isso cria novas oportunidades para empresas menores, mais leve, antenas mais flexíveis para acompanhar aparelhos que também estão sendo feitos de materiais mais variados e versáteis.

As antenas não estão em todos os lugares - ainda

Relógios inteligentes e porta-chaves eletrônicos de carros podem parecer avançados, mas os pesquisadores estão trabalhando em muitas outras opções, incluindo aventais de hospital que podem detectar as taxas de coração e respiração dos pacientes, e pontos que monitoram a cicatrização após a cirurgia. Eles vão precisar de antenas também - que são estéreis, flexível, forte e até mesmo lavável à máquina.

Outro tipo de antena está chegando ao mundo, também. Muitos cartões de crédito e débito, bem como passaportes dos EUA, contêm o que são chamados de tags RFID, minúsculos chips eletrônicos que carregam informações de identificação e as transmitem a sensores que validam as transações ou certificam a identidade do portador do documento.

As etiquetas RFID são ainda mais comumente usadas na indústria, rastreamento de componentes em processos de fabricação, caixas e contêineres individuais em grandes remessas e até mesmo controlando o acesso dos trabalhadores a áreas específicas de um escritório ou fábrica.

Uma ampla gama de usos

Desde a descoberta de MXenes da Drexel em 2011, pesquisadores em todo o mundo têm testado como eles funcionam em uma variedade de tarefas. Alguns sucessos iniciais incluíram dispositivos de armazenamento de energia, blindagem de interferência eletromagnética, filtração de água, sensoriamento químico, reforço estrutural, tratamento do câncer e separação de gases.

Todas essas abordagens aproveitam as propriedades físicas e elétricas dos MXenes:eles são transparentes à luz, eletronicamente condutivo, quimicamente estável e forte.

Pulverização simples

Temos explorado como usar outro atributo físico que os MXenes possuem:eles amam a água. Quando misturamos folhas de carboneto de titânio bidimensional MXene com água, obtemos uma tinta à base de água estável. Podemos pulverizar ou imprimir essa tinta em qualquer superfície, e quando a água evapora, o que fica para trás são camadas de MXene - uma antena MXene.

Quando fazemos isso com um carboneto de titânio MXene, a antena resultante é muito boa em transmitir e direcionar ondas de rádio, mesmo quando aplicado em uma camada muito fina. Nossos testes iniciais sugerem que ele pode funcionar tão bem quanto as antenas mais comumente usadas feitas de ouro, prata, cobre ou alumínio. E porque é muito mais fino, uma antena MXene pode ser eficaz em espaços muito pequenos para outros materiais de antena - mesmo tão pequenos quanto um milésimo da espessura de uma folha de papel.

Comparando com outras antenas

Quando fizemos antenas MXene um pouco mais grossas - mais como um décimo da espessura de um pedaço de papel - ele ainda poderia superar as antenas feitas de outras antenas baseadas em nanomateriais de alta tecnologia, incluindo nanotubos de carbono, grafeno e tinta nano-prata.

Além disso, as antenas MXene eram muito mais fáceis de fazer. Outros processos de fabricação de nanomateriais requerem a mistura de ingredientes eletronicamente capazes com outros materiais para ajudá-los a se unirem, e aquecê-los todos juntos para fortalecer suas interconexões. Nossas antenas MXene são feitas em duas etapas:Misture os MXenes com água, e borrife com um aerógrafo.

Isso significa que as antenas podem ser pulverizadas com aerógrafo em quase qualquer lugar, por quase qualquer pessoa, para quase qualquer propósito. Este novo tipo de material abre uma ampla gama de novas possibilidades para dispositivos eletrônicos que podem estar em qualquer lugar e ainda assim comunicar-se com eficácia.

Este artigo foi republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.