隨意扭曲加自我修復(fù)，液態(tài)天線在美誕生
在便攜式無(wú)線通訊裝置的天線已經(jīng)變成隱藏式之后，天線設(shè)計(jì)專家已經(jīng)轉(zhuǎn)向開發(fā)可撓式的金屬制模塊，但任何一種固態(tài)金屬都有可能因?yàn)樘L(zhǎng)彎折而斷裂?，F(xiàn)在有一種液態(tài)天線(liquid antennas)，能在不施加壓力的狀態(tài)下變化成各種形狀，彎折也不會(huì)導(dǎo)致材料疲勞，甚至能在被裁斷之后自我修復(fù)。
通過(guò)在軟性塑料基板內(nèi)蝕刻微流體通道(micro-fluidic channels)，研究人員展示了一種創(chuàng)新的、能制造可順應(yīng)環(huán)境改變形狀的高可靠度天線之液態(tài)技術(shù)。該研究是由美國(guó)北卡羅萊那州立大學(xué)(North Carolina State University)教授Michael Dickey與猶他州大學(xué)(University of Uta)教授Gianluca Lazzi共同合作進(jìn)行。
Dickey表示，該液態(tài)天線的關(guān)鍵材料是鎵(gallium)，因?yàn)樵撛氐难趸飼?huì)產(chǎn)生一層“皮膚”，讓液態(tài)金屬在微流體通道中維持穩(wěn)定。接下來(lái)，在鎵金屬中加入銦(indium)，就能在室溫下維持其液態(tài)。鎵與銦的價(jià)格與銅相較昂貴許多，但Dickey表示，由于該天線是為便攜式無(wú)線設(shè)備設(shè)計(jì)，尺寸很小，所以成本也不過(guò)幾美分。
在測(cè)試中，液態(tài)天線是包裹在塑料基板蝕刻出的微流體通道內(nèi)，而該種天線不但能被彎曲成任意形狀，甚至可在被截?cái)鄷r(shí)自我修復(fù)。“我們的天線能在伸展、彎折、卷曲或扭轉(zhuǎn)的同時(shí)，維持連續(xù)不變的導(dǎo)電性;”Dickey表示：“通過(guò)使用微影(lithographic)制程，這種天線能像是傳統(tǒng)銅制天線那樣容易生產(chǎn)。”
研究人員所展示的天線原型，是將液態(tài)鎵銦金屬灌注在聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane，PDMS)基板內(nèi)的微流體通道中;在1910~1990MHz頻率范圍的測(cè)試中，該種天線的效率與銅線相當(dāng)，可達(dá)到約九成。
該種天線的創(chuàng)新用法之一，是可通過(guò)將其PDMS基板伸展不同的長(zhǎng)度來(lái)進(jìn)行調(diào)諧，使其可當(dāng)做超高敏感度的應(yīng)變計(jì)(strain gauge)來(lái)使用。在這方面的應(yīng)用上，研究人員計(jì)劃在可撓性的硅膠外殼內(nèi)制作微流體通道，再將之嵌入建筑物或橋梁的墻面內(nèi)，如此就可監(jiān)測(cè)建筑結(jié)構(gòu)的安全性。此外該種天線也能被嵌入背包等裝備，提供軍事領(lǐng)域的應(yīng)用。
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