News

”Materialele imposibile” sunt mai aproape de realitatea practică. Cum ar putea revoluționa telecomunicațiile

Imprimarea mai simplă a materialelor imposibile le face mai aproape de integrarea practică în sisteme de telecomunicații.
22.06.2021 | 18:53
”Materialele imposibile” sunt mai aproape de realitatea practică. Cum ar putea revoluționa telecomunicațiile
”Materialele imposibile” sunt mai aproape de realitatea practică. Cum ar putea revoluționa telecomunicațiile. Sursa foto: pixabay.com.
ADVERTISEMENT

Oamenii de știință au creat noi metode prin care pot fabrica mai eficient materiale care se comportă în moduri anormale atunci când interacționează cu energia microunde.

Implicațiile noilor descoperiri sunt importante, cu posibile aplicații în telecomunicații, GPS, telefoane mobile, radare și dispozitive medicale.

ADVERTISEMENT

Aceste materiale sunt cunoscute ca metamateriale, sau ca materiale imposibile. Asta deoarece, în teorie, ar putea ”curba” energia din jurul obiectelor, pentru a le face invizibile, ar putea concentra transmiterea de energie în fascicule concentrate sau s-ar putea comporta precum un cameleon, reconfigurând absorbția sau transmisia anumitor culori.

Noua inovație a fost descrisă în jurnalul Natue Electronics și arată cum metamaterialele pot fi create cu ajutorul imprimantelor cu jet de cerneală, oferind astfel o metodă accesibilă și scalabilă, care oferă și beneficii precum abilitatea de a fi aplicată pe suprafețe mari, sau pe interfețe cu un mediu biologic.

ADVERTISEMENT

Materiale cu proprietăți unice

Metamaterialele electromagnetice și meta-suprafețele, echivalentul bidimensional, sunt structuri compozite care interacționează cu undele electromagnetice în moduri aparte.

Materialele sunt compuse din structuri mici, mai mici decât lungimile de undă ale energiilor pe care le influențează, aranjate în modele repetitive. Aceste structuri ordonate au capacități unice de interacțiune cu undele, care pot duce la crearea unor oglinzi, lentile și filtre neconvenționale, capabile să blocheze, să amplifice, să reflecte, să transmită sau să curbeze unde dincolo de posibilitățile oferite de materialele clasice.

Inginerii de la Tufts University au creat metamateriale folosind polimeri conductori ca substrat, imprimând apoi tipare specifice de electrozi pentru a crea rezonatori de microunde.

ADVERTISEMENT

Rezonatorii sunt componente importante din dispozitivele de comunicații, care pot filtra anumite frecvențe energetice. Dispozitivele imprimate pot fi adaptate, astfel încât să fie ajustată raza de frecvențe pe care modulatoarele o pot filtra.

Dispozitivele cu metamateriale ce operează în spectrul microunde pot avea aplicații largi în telecomunicații, sisteme GPS, radar și dispozitive mobile. Aceste materiale imposibile pot îmbunătăți semnificativ sensibilitatea semnalului și puterea de transmisie.

Aplicații în diverse domenii telecom

Metamaterialele produse în acest studiu pot fi aplicate și în sistemele de comunicații ale dispozitivelor medicale, deoarece natura biocompatibilă a structurii polimerice organice poate permite încorporarea de senzori cuplați cu enzime. În același timp, flexibilitatea materialelor poate permite ca dispozitivele să fie transpuse în suprafețe confortabile, folosite fie pe sau în corp.

ADVERTISEMENT

”Am demonstrat abilitatea de a ajusta electric proprietățile metamaterialelor și metasuprafețelor ce operează în regiunea microundelor a spectrului electromagnetic”, a declarat Fiorenzo Omenetto, profesor de ingineri la Tufts University School of Engineering, dar și director la Tufts Silklab, unde au fost create materialele.

”Munca noastră reprezintă un pas promițător comparativ cu actualele tehnologii ale metamaterialelor, care depind de materiale scumpe și procese de fabricare complexe”, mai arată acesta.

Sistemul de ajustare electrică se bazează pe materiale subțiri ce pot fi procesate și depozitate prin tehnici scalabile, cum ar fi imprimarea pe o varietate de substraturi.

ADVERTISEMENT

Abilitatea de a ajusta proprietățile electrice ale polimerilor din substrat le-a permis cercetătorilor să opereze dispozitive cu o varietate mai mare de energii microunde și la frecvențe mai mari, de până la 5 GHz. În comparație, în lipsa metamaterialelor, frecvențele atinse sunt de sub 0,1 GHz.

Crearea de metamateriale pentru lumina vizibilă, care are lungimea de undă de dimensiuni nanometrică, este încă în faze incipiente. Asta deoarece există provocări tehnice pentru crearea de structuri atât de mici.

Metamaterialele pentru energia microunde (aceasta are lungime de undă la nivel de centimetri) sunt mult mai ușor de produs folosind metode de fabricare comune.

Autorii sugerează că metoda pe care au descris-o, folosind o imprimantă cu jet de cerneală poate începe să testeze limitele metamaterialelor ce operează la frecvențe mai înalte ale spectrului electromagnetic.

”Această cercetare ar putea fi abia începutul”, afirmă Giorgio Bonacchini, autor principal al studiului. ”Sperăm că dispozitivul nostru va încuraja o explorare suplimentară a modului în care materiale electronice organice și dispozitive pot fi folosite în cadrul metamaterialelor reconfigurabile și metasuprafețelor din întregul spectru electromagnetic”, mai afirmă Bonacchini, conform sciencedaily.com.

CITEȘTE mai multe articole interesante din categoriile NEWS, SPORT sau LIFE
A apărut noua revistă Taifasuri
  • Câștigă ACUM o Dacia Logan, 2.000 de euro și multe alte premii!
  • Nr. 849. 32 pagini. Doar 5 lei!
A apărut noua revistă Taifasuri