آنتن مبتنی بر هنر کیریگامی ژاپنی وعده فناوری بی‌سیم سریع‌تر و همه‌کاره‌تر را می‌دهد
فناوری بی‌سیم نیاز جهان مدرن است. اما همزمان با رشد تقاضا برای ارتباطات سریع‌تر و قابل اطمینان‌تر، نیاز به طراحی‌های نوآورانه برای آنتن‌ها نیز افزایش می‌یابد.
پژوهشگران دانشگاه درکسل و دانشگاه بریتیش کلمبیا رویکردی جدید برای ایجاد آنتن‌های همه‌کاره و قابل تطبیق کشف کرده‌اند.
این تیم، الهام گرفته از هنر باستانی ژاپنی کیریگامی، روشی برای تبدیل یک ورق ساده از مواد به یک آنتن سه‌بعدی پیچیده ایجاد کرده‌اند.
گفته می‌شود این تکنیک یک روش سریع و مقرون‌به‌صرفه برای تولید آنتن‌های رادیویی قابل تنظیم است.
«برای اینکه فناوری بی‌سیم بتواند پیشرفت‌هایی در حوزه‌هایی مثل رباتیک نرم و هوافضا پشتیبانی کند، آنتن‌ها باید با بهینه‌سازی عملکرد و سهولت ساخت طراحی شوند.» گفت یوری گوگوتسی، استاد کالج مهندسی دانشگاه درکسل و یکی از مولفان تحقیق.
گوگوتسی افزود: «کیریگامی یک الگوی طبیعی برای یک فرآیند تولیدی است، به دلیل سادگی که با آن می‌توان فرم‌های پیچیده سه‌بعدی را از یک قطعه دوبعدی از مواد ایجاد کرد.»
آنتن سه‌بعدی قابل انعطاف
کیریگامی، یک فرم هنر ژاپنی است که به قرن‌های چهارم و پنجم میلادی بازمی‌گردد و شامل برش و تا کردن کاغذ برای ایجاد ساختارهای سه‌بعدی پیچیده است.
برای ایجاد آنتن، آنها ابتدا یک جوهر رسانا از کاربید تیتانیوم MXene را بر روی یک ورق واحد استات اعمال کردند.
MXene ها نوعی نانومواد دوبعدی هستند. چسبندگی قوی و خواص انتقال قابل تنظیم جوهر MXene آن را برای این کاربرد آنتن بسیار مناسب می‌کند.
پژوهشگران از تکنیک‌های کیریگامی برای ایجاد برش‌های موازی در سطح پوشش داده شده با MXene استفاده کردند.
«کشیدن لبه‌های ورق باعث شد تا مجموعه‌ای از آنتن‌های رزونانسری به شکل مربع از سطح دوبعدی آن بیرون بجهند. تغییر میزان کشش باعث تغییر زاویه مجموعه می‌شد — قابلیت که می‌توان آن را برای تنظیم سریع پیکربندی ارتباطی آنتن‌ها به کار برد.» اطلاعیه مطبوعاتی توضیح داد.
ورق به یک آنتن مایکروویو سه‌بعدی انعطاف‌پذیر تبدیل شد که می‌توان آن را با تغییر فیزیکی شکل آن تنظیم کرد.
انتقال سیگنال‌ها در آزمایش‌ها
جالب است که نمونه آنتن‌های این تیم با موفقیت سیگنال‌ها را در سه باند فرکانس مایکروویو متداول: ۲-۴ گیگاهرتز، ۴-۸ گیگاهرتز، و ۸-۱۲ گیگاهرتز منتقل کردند.
علاوه بر این، تیم مشاهده کرد که با تغییر شکل و جهت‌گیری زیرلایه می‌تواند جهت امواج صادر شده توسط هر رزونانسور را تغییر دهد.
این بدان معناست که آنتن‌ها می‌توانند تنظیم شوند تا سیگنال‌ها را در جهات مختلف منتقل کنند، که می‌تواند برای کاربردهای مختلفی مانند ارتباطات بی‌سیم و سنجش از راه دور مفید باشد.
این نتایج زمینه را برای جاگذاری این قطعات در دستگاه‌های بی‌سیم فراهم می‌کند.
تیم تحقیقاتی قصد دارد با بررسی اشکال، مواد و حرکات مختلف، عملکرد این آنتن‌های توسعه یافته جدید را بهبود بخشد.
«هدف ما در اینجا بهبود همزمان قابلیت تنظیم عملکرد آنتن‌ها و ایجاد یک فرآیند ساخت ساده برای اجزای جدید مایکروویو از طریق ادغام یک نانوماده MXene همه‌کاره با طراحی‌های الهام گرفته از کیریگامی بود.» گفت امید نیکسان از دانشگاه بریتیش کلمبیا.
نیکسان در اطلاعیه مطبوعاتی افرود: «مرحله بعدی این تحقیق بررسی مواد و هندسه‌های جدید برای آنتن‌ها خواهد بود.»
این آنتن‌های انعطاف‌پذیر، سبک‌وزن و مقاوم می‌توانند در حوزه‌هایی مانند رباتیک یا هوافضا کاربرد پیدا کنند.
یافته‌ها در مجله Nature Communications منتشر شد.
