Onderzoekers van het College of Engineering van de Universiteit van Drexel melden een doorbraak in nanomaterialen techniek dat belooft het installeren van antennes net zo makkelijk te maken als het opspuiten van een zonnebrandmiddel of het gebruik van insectenspray.
De Universiteit meldde in een artikel in DrexelNOW dat “Drexel's Spray-On Antennes wel eens de technisch verbindende factor van de toekomst zou kunnen zijn.” De nieuwe ontwikkeling kan betekenen dat draagbare en onzichtbare antennes hun weg kunnen gaan vinden in de volgende generatie Internet of things (IoT), en zelfs in Amateur Radio toepassingen.
“De mogelijkheid om een antenne op een flexibele ondergrond te spuiten of deze optisch transparant te maken betekent dat we een hoop nieuwe plaatsen kunnen hebben om een netwerk op te zetten,” zei de directeur van het laboratorium van Drexel Wireless Systems en professor Kapil Dandekar, een mede-auteur van het onderzoek dat recent gepubliceerd werd in Science Advances.
“Deze techniek stelt ons in staat om antennes naadloos te integreren met alledaagse objecten die de doorslag kunnen betekenen in het opkomende Internet of things,” zei Dandekar.
In hun publicatie leggen Dandekar en zijn collea's een methode uit voor het opspuiten van onzichtbaar dunne antennes die gemaakt zijn van een type twee-dimensionaal metallisch materiaal genaamd MXene — een geleidend, twee-dimensionaal titanium carbide materiaal — dat opgelost kan worden in water voor het maken van inkt of verf. Ze zeggen dat de buitengewone geleiding van het materiaal het geschikt maakt als HF straler zelfs als het als een zeer dunne, vrijwel onzichtbare laag wordt opgebracht. De MXene antennes doen het net zo goed als de exemplaren die nu in mobiele apparaten gebruikt worden, en in draadloze routers, en andere apparaten, zeggen de onderzoekers van Drexel. Daarnaast bleken de MXene materialen wel 50 keer beter dan grafeen en 300 keer beter dan zilver inkt antennes voor wat betreft de kwaliteit van HF straling.
“De huidige fabricagemethoden met metalen kunnen antennes niet dun genoeg maken en op een oppervlakte aanbrengen, ondanks tientallen jaren onderzoek om de prestaties van metalen antennes te verbeteren,” zei Yury Gogotsi, directeur van het A.J. Drexel Nanomaterialen Instituut, die het project begon en leidde. “We waren op zoek naar twee-dimensionale nanomaterialen, die een dikte hebben die ongeveer 100.000 keer dunner zijn dan een menselijke haar, slechts een paar atomen in doorsnede, en die zichzelf samen kunnen stellen tot geleidende lagen bij het aanbrengen op elk willekeurig oppervlak. Daarom hebben we MXene gekozen als kandidaat voor ultra-dunne antennes.”
“The MXene antenne is niet alleen veel beter dan de macro en micro wereld van metalen antennes, we gingen zelfs over de prestaties heen van de beschikbare nanomateriaal antennes, waarbij we de dikte zeer laag hielden,” zei Babak Anasori, een onderzoeksassistent professor van het A.J. Drexel Nanomaterialen Instituut. “De dunste antenne was slechts 62 nanometer — ongeveer duizend keer dunner dan een vel papier — en die was vrijwel transparant.”
In tegenstelling tot bestaande fabricagemethoden van nanomaterialen waarin diverse stappen noodzakelijk zijn, kan de spray-on antenne van het Drexel onderzoeksteam in één enkele stap gemaakt worden door het opspuiten van water-gebaseerde MXene inkt, zegt Anasori.
Vraag me wel af wat 62 nanometer doet als je er 100W in opstookt. Maar het klinkt goed.