Antenas sem metal feitas de finas, Forte, filmes flexíveis de nanotubos de carbono são tão eficientes quanto antenas de cobre comuns, de acordo com um novo estudo realizado por pesquisadores da Rice University. Crédito:Jeff Fitlow
Antenas feitas de filmes de nanotubos de carbono são tão eficientes quanto cobre para aplicações sem fio, de acordo com pesquisadores da Brown School of Engineering da Rice University. Eles também são mais resistentes, mais flexível e pode ser essencialmente pintado em dispositivos.
O laboratório Rice do engenheiro químico e biomolecular Matteo Pasquali testou antenas feitas de filmes de nanotubos "alinhados ao cisalhamento". Os pesquisadores descobriram que não apenas os filmes condutores eram capazes de corresponder ao desempenho dos filmes de cobre comumente usados, eles também podem ser feitos mais finos para lidar melhor com frequências mais altas.
Os resultados detalhados em Cartas de Física Aplicada Avançar o trabalho anterior do laboratório em antenas baseadas em fibras de nanotubos de carbono.
As antenas alinhadas com cisalhamento do laboratório foram testadas nas instalações do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST) em Boulder, Colorado, pelo autor principal Amram Bengio, que realizou a pesquisa e escreveu o artigo enquanto fazia seu doutorado no laboratório de Pasquali. Desde então, Bengio fundou uma empresa para desenvolver ainda mais o material.
Nas frequências alvo de 5, 10 e 14 gigahertz, as antenas se sustentam facilmente com suas contrapartes de metal, ele disse. "Estávamos subindo para frequências que nem mesmo são usadas em redes Wi-Fi e Bluetooth hoje, mas será usado na próxima geração 5G de antenas, " ele disse.
Bengio observou que outros pesquisadores argumentaram que antenas baseadas em nanotubos e suas propriedades inerentes as impediram de aderir à "relação clássica entre eficiência de radiação e frequência, "mas os experimentos de Rice com filmes mais refinados provaram que eles estavam errados, permitindo as comparações um-para-um.
O ex-aluno da Rice University, Amram Bengio, segura uma antena de filme de nanotubo flexível. A antena, que se provou tão eficiente quanto aqueles feitos de fio de cobre, pode essencialmente ser pintado em dispositivos. Crédito:Jeff Fitlow
Para fazer os filmes, o laboratório Rice dissolveu nanotubos, a maioria deles com parede única e até 8 mícrons de comprimento, em uma solução à base de ácido. Quando espalhado em uma superfície, a força de cisalhamento produzida leva os nanotubos a se auto-alinhar, um fenômeno que o laboratório Pasquali aplicou em outros estudos.
Bengio disse que, embora a deposição em fase gasosa seja amplamente utilizada como um processo em lote para a deposição de traços de metais, o método de processamento de fase fluida se presta a mais escalonável, fabricação contínua de antenas.
Os filmes de teste eram do tamanho de uma lâmina de vidro, e entre 1 e 7 mícrons de espessura. Os nanotubos são mantidos juntos por forças de van der Waals fortemente atraentes, o que dá ao material propriedades mecânicas muito melhores do que as do cobre.
Os pesquisadores disseram que as novas antenas podem ser adequadas para redes 5G, mas também para aeronaves, especialmente veículos aéreos não tripulados, para o qual o peso é uma consideração; como portais de telemetria sem fio para exploração de petróleo e gás no fundo do poço; e para futuras aplicações de "internet das coisas".
"Existem limites devido à física de como uma onda eletromagnética se propaga pelo espaço, "Bengio disse." Não estamos mudando nada nesse sentido. O que estamos mudando é o fato de que o material com o qual todas essas antenas serão feitas é substancialmente mais leve, mais forte e mais resistente a uma ampla variedade de condições ambientais adversas do que o cobre. "
"Este é um ótimo exemplo de como a colaboração com laboratórios nacionais expande muito o alcance dos grupos universitários, "Pasquali disse." Nunca poderíamos ter feito este trabalho sem o envolvimento intelectual e capacidades experimentais da equipe do NIST. "
