Sprejovatelné antény fungují na prakticky jakémkoliv povrchu  
2D karbid titanu je vysoce vodivý. A když se z něj udělá inkoust, tak je s ním možné nastříkat 2D antény na téměř cokoliv. S touto vychytávkou bude možné propojit do Internetu věcí snad úplně všechno.
2D anténa ve tvaru draka. Kredit: Drexel University.
2D anténa ve tvaru draka. Kredit: Drexel University.

Dnešní svět je stále více bezdrátový. A bezdrátové spojení si obvykle žádá antény. Využití antén a tudíž i bezdrátový provoz ale v řadě případů komplikuje povaha antén, které se většinou vyrábějí z pevného kovového materiálu. Materiáloví vědci americké Drexelovy univerzity chtějí tenhle problém řešit pomocí fascinujících sprejovatelných antén, které lze nasprejovat téměř kamkoliv. Jejich výzkum publikoval časopis Science Advances.

 

Yury Gogotsi. Kredit: Drexel University.
Yury Gogotsi. Kredit: Drexel University.

Klíčem k technologii nového typu antén je pozoruhodný, výjimečně tenký a kovový materiál typu „MXene“. Jsou to 2D materiály, které tvoří karbidy, nitridy anebo karbonitridy. V tomto případě jde o dvojrozměrnou formu karbidu titanu (TiC), která je vysoce vodivá a umožňuje přenos a směrování rádiových vln. MXene si už před časem získal pozornost jako materiál pro experimentální baterie, které lze dobíjet za několik sekund. Tým z Drexelu vytvořil 2D karbid titanu v práškové podobě, takže ho lze rozpustit ve vodě a vytvořit z něj inkoust či barvu. Takovou barvu je pak možné nastříkat, kam jenom člověka napadne, čímž se dotyčný povrch změní v účinnou 2D anténu.

 

Sprejovatelné antény by mohly přinést spoustu nových technologií. Kredit: Drexel University.
Sprejovatelné antény by mohly přinést spoustu nových technologií. Kredit: Drexel University.

Podle vedoucího výzkumu, kterým je odborník na nanomateriály Yury Gogotsi, jsou dnešní kovové antény navzdory desetiletím usilovných snah pro některé povrchy a objekty nepoužitelné. Proto se s kolegy snažili najít 2D nanomateriál, který by měl zcela minimální tloušťku a mohl by po nanesení samouspořádáním vytvářet vodivé filmy na jakémkoliv povrchu. Nakonec si vybrali zmíněný MXene, čili 2D karbid titanu, který je pevnější než kovy a je vodivý srovnatelně s kovy. To z materiálu dělalo solidního kandidáta na ultratenké antény nového typu.

 

Když Gogotsiho tým testoval antény z 2D karbidu titanu, tak zjistil, že navzdory jejich extrémní tenkosti jsou tyhle antény svým výkonem srovnatelné s existujícími anténami. Aby si vědci byli jistí, že nejde čistě o projev dvojrozměrné struktury, tak rovněž porovnali své 2D antény se 2D anténami z jiných materiálů, jako je například grafen, stříbrný inkoust nebo uhlíkové nanotrubičky. Nové antény si vedly velice dobře. Rádiové vlny přenášely 50-krát lépe než grafenové antény a 300-krát lépe než stříbrné 2D antény.


Nejtenčí anténa z 2D karbidu titanu, jakou badatelé zkoušeli, měla tloušťku pouhých 62 nanometrů. Byla tím pádem asi tisíckrát tenčí než list papíru a také téměř průhledná. Nejlépe fungovaly antény s tloušťkou kolem 8 mikrometrů, jejichž výkon se blížil teoretickému maximálnímu výkonu. Výroba antén z 2D karbidu titanu rovněž nevyžaduje žádná aditiva nebo zahřívání kvůli spékání nanočástic dohromady. 2D antény týmu z Drexelu prostě stačí nastříkat sprejem a je to. Takové antény mohou bezdrátově propojit do Internetu věcí snad úplně všechno, včetně ohebné či nositelné elektroniky. Čas ukáže, jestli se s podobnými anténami budeme setkávat i v budoucnu.


Video:  Drexel’s MXene ‘Antenna Spray Paint’ Could Unlock the Potential of Smart Technology


Literatura
Drexel University 21. 9. 2018, Science Advances 4: eaau0920.

Datum: 01.10.2018
Tisk článku

Související články:

Nanoflíčkové plazmonické antény na čipu porážejí lasery     Autor: Stanislav Mihulka (27.07.2015)
3D tištěné objekty bez elektroniky se připojí k WiFi     Autor: Stanislav Mihulka (07.12.2017)
Jak vytěžit elektřinu z odpadního tepla?     Autor: Stanislav Mihulka (11.07.2018)



Diskuze:

Bezdrátová elektronika

Josef Šoltes,2018-10-04 21:07:06

Já jsem zvědavý, kdy se z důvodu úspor materiálů začne vyrábět elektronika, která bude mít vnitřní komponenty propojené bezdrátově.

Odpovědět

Kratke vlny

Libor Tomsik,2018-10-02 10:40:08

Myslite, ze by to slo pouzit i na neco jineho, nez ultra kratke a jeste kratsi vlny pouzite u IOT? Treba si na fasadu nasprejovat antenu na kratke vlny? Prijde mi ta tloustka a tudis i vodivost na zaric treba 10m delky prilis mala.

Odpovědět


Je to na draka. I drak by se mel vzdáleně podobat dipólu nebo cívce, nebo musí mít jako protiváhu drát..

Josef Hrncirik,2018-10-02 19:13:35

Nastříknu si draka na plechovou střechu pro plašení vran.

Odpovědět


Re: Je to na draka. I drak by se mel vzdáleně podobat dipólu nebo cívce, nebo musí mít jako protiváhu drát..

Novák Jiří,2018-10-02 20:14:56

Vrány se nevyplaší, leda k Vašemu drakovi přidají něco bílých skvrn.

Odpovědět


Ruské vrány jsou strašné svině.

Josef Hrncirik,2018-10-03 06:30:30

Odpovědět


Re: Kratke vlny

Pavel K2,2018-10-02 20:31:17

Vodivost je v pohodě, přijímaný signál vyvolá jen malé proudy. Spíš může být problém s izolací, pokud bude fasáda trochu vodivá, zvlášť za vlhka, tak se to uzemní a nic nechytnete.

Odpovědět


Re: Re: Kratke vlny

Josef Hrncirik,2018-10-02 21:11:28

Anténa má být ve správné výšce, má mít správnou délku, má být natočena správným směrem (či lépe otáčivá), má mít správnou polarizaci a má být napájena správnou impedancí přívodu. Neměla by být v oblasti poruch a svod by měl být vůči nim odolný. Velká plocha antény asi povede k malé impedanci či silně kapacitnímu charakteru se silnými parazitními vazbami přes rozvlněný dračí ohon.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni












Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace