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Esta antena se dobla pero no se rompe
Los ingenieros de la Universidad Estatal de Carolina del Norte han creado una antena altamente eficiente, flexible y autorregenerable utilizando una aleación de metal que es un líquido a temperatura ambiente.
Enrollar: La antena sigue funcionando incluso cuando está plegada.
La mayoría de los materiales que se utilizan en los dispositivos electrónicos son frágiles, inflexibles y propensos a dañarse, incluido el cobre que se usa con mayor frecuencia para fabricar antenas. La nueva antena de metal líquido podría facilitar el envío y la recepción de datos desde dispositivos electrónicos flexibles. Los posibles usos incluyen sensores incorporados en la ropa u otros textiles, papel electrónico flexible o dispositivos biomédicos implantables.
Michael Dickey , profesor asistente de ingeniería química y biomolecular en NC State, estaba trabajando con una aleación de galio-indio, que es líquida a temperatura ambiente, investigando cómo se comporta en microcanales con miras a aplicaciones de fabricación electrónica. Buscando otros usos posibles, se le ocurrió la idea de hacer una antena flexible. En colaboración con ingeniero eléctrico Gianluca Lazzi –Entonces en NC State, ahora presidente del departamento de ingeniería eléctrica e informática de la Universidad de Utah – Dickey y sus estudiantes usaron la aleación y un polímero flexible común llamado polidimetilsiloxano (PDMS) para hacer una antena dipolo simple, esencialmente una varilla recta , como las antiguas antenas de orejas de conejo utilizadas para la televisión analógica.
Los investigadores vertieron PDMS líquido en un molde que lo dejó con un solo canal interno una vez curado. Luego inyectaron la mezcla líquida de galio-indio en el canal y lo sellaron. Todo es bastante sencillo, dice Dickey.
Los investigadores del laboratorio de Lazzi probaron el rendimiento de la antena y descubrieron que podían crear un contacto eléctrico con el dispositivo simplemente insertando un cable en el líquido, eliminando la necesidad de soldar. En el laboratorio, la antena irradiaba sobre un amplio rango de frecuencias con una eficiencia de aproximadamente el 90 por ciento, equivalente a la eficiencia de una antena similar hecha de cobre. Eso es lo primero que nos sorprendió, dice Lazzi. La antena también siguió funcionando mientras los ingenieros la doblaban, torcían y doblaban por la mitad; incluso lo estiraron un 40 por ciento adicional más allá de su longitud normal. Cuando se liberó la tensión, el PDMS volvió a su forma original.
Sin embargo, cuando se cambia la longitud de la antena estirándola, el dispositivo responde a diferentes frecuencias de ondas de radio. Estirar el dispositivo ocho milímetros cambió su respuesta máxima en más de 200 megahercios. Lazzi dice que esta podría ser una forma novedosa de sintonizar la antena o de crear un sensor combinado de antena. Incrustada en maquinaria o en una estructura de hormigón como un puente, la antena podría monitorear la tensión a lo largo del tiempo.
Cambiador de forma: Una antena flexible consta de metal líquido inyectado en microcanales en un polímero elástico.
La antena de metal líquido también podría curarse sola cuando se dañe. Cuando se expone al aire, la aleación forma una fina capa oxidada que evita que fluya libremente. Sabiendo esto, Dickey cortó la antena con una hoja de afeitar para probar su capacidad de curación. La capa de óxido mantuvo el metal líquido dentro del PDMS, y una vez que se quitó la navaja, en muchos casos los dos extremos formaron espontáneamente un solo alambre conductor. En los otros casos, los investigadores tuvieron que presionar los extremos cortados juntos para restablecer una conexión.
Dickey dice que sería fácil producir en masa este tipo de antena: se podría hacer una hoja entera de formularios PDMS a la vez y luego cortar en dispositivos individuales. Los investigadores también están evaluando otros polímeros, ya que el PDMS podría interferir con la eficiencia de algunas formas de antenas, como los bucles, hélices o parches que se usan más comúnmente en dispositivos de comunicación como teléfonos celulares y transceptores de radio o TV. Además, dice Dickey, otros polímeros podrían permitir que las antenas se estiren incluso más que el PDMS antes de romperse.
Los investigadores que están desarrollando electrónica flexible están interesados en las posibilidades que abre la nueva antena. Es una forma realmente inteligente de abordar un problema importante, digamos John Rogers , profesor de ingeniería en la Universidad de Illinois en Urabana-Champaign que está desarrollando materiales blandos para electrónica flexible y estirable.
Juan Hinestroza , profesor asistente de ciencia de la fibra en la Universidad de Cornell, plantea la idea de incorporar Bluetooth o antenas de teléfonos móviles en la ropa. Debido a la flexibilidad, habrá efectos insignificantes en las propiedades de drapeado del material, y la antena puede pasar desapercibida para los observadores y el usuario, dice.