p Fibras feitas de nanotubos de carbono configurados como antenas sem fio podem ser tão boas quanto antenas de cobre, mas 20 vezes mais leves, de acordo com pesquisadores da Rice University. As antenas podem oferecer vantagens práticas para aplicações aeroespaciais e eletrônicos vestíveis onde peso e flexibilidade são fatores. p A pesquisa aparece em Cartas de Física Aplicada .

p A descoberta oferece mais aplicações potenciais para os fortes, fibras leves de nanotubos desenvolvidas pelo laboratório Rice do químico e engenheiro químico Matteo Pasquali. O laboratório apresentou o primeiro método prático para fazer fibras de nanotubos de carbono de alta condutividade em 2013 e desde então as testou para uso como implantes cerebrais e em cirurgias cardíacas, entre outras aplicações.

p A pesquisa pode ajudar engenheiros que buscam otimizar materiais para aviões e espaçonaves onde o peso é igual ao custo. O aumento do interesse em wearables, como monitores de saúde usados ​​no pulso e roupas com eletrônicos embutidos, pode se beneficiar de um forte, antenas de fibra flexível e condutiva que enviam e recebem sinais, Pasquali disse.

p A equipe de Rice e colegas do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST) desenvolveram uma métrica que chamaram de "eficiência de radiação específica" para julgar quão bem as fibras de nanotubos irradiavam sinais nas frequências de comunicação sem fio comuns de 1 e 2,4 gigahertz e compararam seus resultados com antenas de cobre padrão. Eles fizeram fios compreendendo de oito a 128 fibras que são quase tão finas quanto um cabelo humano e cortadas no mesmo comprimento para testar em um equipamento personalizado que fazia comparações diretas com o cobre.

p "As antenas normalmente têm um formato específico, e você tem que projetá-los com muito cuidado, "disse o estudante de pós-graduação da Rice Amram Bengio, o autor principal do artigo. "Assim que estiverem nessa forma, você quer que eles continuem assim. Portanto, um dos primeiros desafios experimentais foi fazer com que nosso material flexível permanecesse no lugar. "

p Ao contrário dos resultados anteriores de outros laboratórios (que usaram diferentes fontes de fibra de nanotubo de carbono), os pesquisadores do Rice descobriram que as antenas de fibra combinavam com cobre para eficiência de radiação nas mesmas frequências e diâmetros. Seus resultados apoiam teorias que previam que o desempenho das antenas de nanotubos escalaria com a densidade e condutividade da fibra.

p "Não apenas descobrimos que tínhamos o mesmo desempenho do cobre para o mesmo diâmetro e área de seção transversal, mas uma vez que levamos em conta o peso, descobrimos que estamos basicamente fazendo isso para 1/20 do peso do fio de cobre, "Bengio disse.

p "As inscrições para este material são um grande ponto de venda, mas de uma perspectiva científica, nessas frequências, os macromateriais de nanotubos de carbono se comportam como um condutor típico, "disse ele. Mesmo as fibras consideradas" moderadamente condutivas "apresentaram desempenho superior, ele disse. Embora os fabricantes pudessem simplesmente usar fios de cobre mais finos em vez dos fios de calibre 30 que usam atualmente, esses fios seriam muito frágeis e difíceis de manusear, Pasquali disse.

p "Amram mostrou que se você fizer três coisas certas - produzir as fibras certas, fabricar a antena corretamente e projetar a antena de acordo com os protocolos de telecomunicações - então você obtém antenas que funcionam bem, "ele disse." Conforme você vai para antenas muito finas em altas frequências, você tem menos desvantagem em comparação com o cobre, porque o cobre se torna difícil de manusear em calibres finos, enquanto os nanotubos, com seu comportamento semelhante ao têxtil, aguenta muito bem. "