مهندسان کلمبیا آنتن‌های سویشرتی برای ارتباطات موبایل از راه دور ایجاد کردند
در آینده‌ای نزدیک، دستگاه‌های ارتباطی می‌توانند به اندازه لباس‌ها قابل حمل و انعطاف‌پذیر باشند.
کارشناسان در حال بررسی راه‌هایی برای ادغام خواص فرکانس رادیویی در پارچه‌های بافته شده هستند تا آنتن‌های قابل حمل و قابل استقرار ایجاد کنند. این پیشرفت می‌تواند به‌ویژه برای افرادی که در مناطق دورافتاده یا غیرقابل دسترسی هستند، مفید باشد.
مهندسان دانشگاه کلمبیا به یک نقطه عطف بزرگ دست یافته‌اند. با استفاده از تکنیک‌های بافت مسطح سنتی، آنها اولین «پتو» را ایجاد کرده‌اند که با متا‌سطوح تعبیه شده است.
این آنتن‌های بافتنی ممکن است به ارتباطات طولانی‌مدت کمک کنند، و یک راه حل سبک، انعطاف‌پذیر و آسان برای استقرار ارائه دهند.
نانفنگ یو که این تحقیق را هدایت کرده است، گفت: «ما می‌توانیم از صنعت بافتنی بسیار قدیمی و بسیار متمکن برای برآورده کردن برخی از نیازهای ارتباطات مدرن استفاده کنیم. طبیعت آسان و قابل مقیاس تولید به این معنی است که این دستگاه‌ها می‌توانند انواع سبک، انعطاف‌پذیر و ارزان قیمت آنتن‌های ارتباطات فرکانس رادیویی پیشرفته باشند.
تکنیک بافندگی فلوت-ژاکارد
در این مطالعه جدید، تیم به دنبال یک روش مقرون به صرفه و کارآمد برای تعبیه مستقیم آنتن‌های آرایه مسطح در پارچه‌ها بود.
برای این توسعه، از یک تکنیک بافندگی رنگی قدیمی به نام بافندگی فلوت-ژاکارد استفاده شد.
این به آنها کمک کرد تا متا‌سطوح سبک وزن و قابل انعطاف با موج سانتی‌متر ایجاد کنند، که اجزای نازک نوری هستند که نور را کنترل می‌کنند.
محققان از نخ‌های فلزی و دی‌الکتریک موجود در بازار برای ایجاد دستگاه‌های مبتنی بر پارچه نمونه‌های خود استفاده کردند.
این نخ‌های خاص، که به ترتیب برق را هدایت یا عایق می‌کنند، با استفاده از ماشین‌های بافندگی استاندارد پردازش شدند. نمونه‌های تولید شده شامل یک لنز متا‌سطح و یک ژنراتور پرتو گرداب بود، که هر دو نوع دستگاه‌های بازتاب‌آرایه بودند.
برای دستیابی به الگوهای پیچیده مورد نیاز برای این دستگاه‌ها، محققان از بافندگی فلوت-ژاکارد استفاده کردند. در این روش، از انواع مختلف نخ‌ها برای ایجاد یک طراحی استفاده می‌شود.
نویسندگان در بیانیه مطبوعاتی اشاره کردند: «این گروه اولین کسانی هستند که تکنیک‌های بافت مسطح را برای یکپارچه کردن آنتن‌ها مستقیماً در طول فرآیند تولید پارچه سازگار کرده‌اند – ساخت یکپارچه – و قادر به انجام آن با هزینه کم و بازده بالا در مقیاس صنعتی هستند.
متا‌سطح در ۴۵ دقیقه بافته‌شده
قابل توجه است که هر مترمربع متا‌سطح تنها در ۴۵ دقیقه بافته می‌شود. علاوه بر این، دستگاه‌های پارچه‌ای بافته شده بسیار مقاوم از آبشویی و آزمون‌های کششی جان سالم به در بردند.
جالب است که این متا‌سطوح به عنوان آنتن‌های بزرگ و قابل حمل برای ارتباطات طولانی‌مدت عمل می‌کنند.
محققان عملکرد دوگانه متا‌سطوح را به صورت تجربی نشان دادند: ابتدا، به عنوان یک آنتن گیرنده و سپس به عنوان یک آنتن فرستنده.
در مرحله بعدی، آنها برنامه دارند تا با بررسی تکنیک‌ها و ماشین‌های مختلف بافندگی، تحقیق خود را گسترش دهند تا پارچه‌های حتی پیچیده‌تر و چند کاره ایجاد کنند. این پارچه‌ها می‌توانند مدارهای الکترونیکی و عناصر مکانیکی دیگر را در خود جای دهند.
قابلیت مقیاس‌پذیری تکنیک‌های بافندگی مسطح یک مزیت قابل توجه است. محققان امیدوارند از این قابلیت برای توسعه آنتن‌های با بهره بالا با حفره‌های بزرگ استفاده کنند. این‌ها می‌توانند برای ارتباطات ماهواره‌ای در فواصل طولانی مناسب باشند.
یو گفت: «مهم است که تاکید کنیم این دستگاه‌ها با استفاده از نخ‌های موجود در بازار و بهره‌برداری از تکنیک‌های تولید تثبیت شده ساخته شده‌اند.
در بیانیه مطبوعاتی او نتیجه گرفت: «من تقریباً مطمئن هستم که جوامع بافتنی می‌توانند راه‌های مبتکرانه‌ای پیدا کنند تا زیبایی و کارکرد را در یک سویشرت ادغام کنند – یک سویشرت که می‌تواند به عنوان تقویت‌کننده سیگنال WiFi دو برابر کند.
یافته‌ها در مجله مواد پیشرفته منتشر شد.
