Cercetătorii de la Massachusetts Institute of Technology (MIT) au creat o antenă reconfigurabilă, denumită „meta-antena”, care își poate ajusta frecvența de lucru prin schimbarea formei. Spre deosebire de antenele convenționale, realizate din structuri metalice rigide, noul prototip este construit din metamateriale – materiale proiectate a căror proprietăți depind de structura geometrică, potrivit InterestingEngineering.
Urmărește cele mai noi producții video TechRider.ro
- articolul continuă mai jos -
Potrivit echipei de cercetare, tehnologia ar putea fi utilizată în domenii variate, de la alimentarea cu energie a dispozitivelor purtabile, până la monitorizarea mișcărilor pentru realitatea augmentată sau pentru îmbunătățirea comunicațiilor wireless.
„Frumusețea metamaterialelor este că, fiind un sistem interconectat de legături, structura geometrică ne permite să reducem complexitatea unui sistem mecanic”, a declarat Marwa AlAlawi, doctorandă în inginerie mecanică la MIT și autoare principală a studiului.
Meta-antena este realizată din metamateriale auxetice, care își pot modifica proprietățile prin deformare – prin comprimare, întindere, rotație sau îndoire a unităților structurale interne, numite „unit cells”. Modificarea formei determină schimbarea frecvenței de rezonanță, ceea ce permite ca un singur dispozitiv să acopere mai multe protocoale wireless.
„Pentru a declanșa schimbări ale frecvenței de rezonanță, fie trebuie să modificăm lungimea efectivă a antenei, fie să introducem fante și orificii. Metamaterialele ne permit să obținem aceste stări diferite dintr-o singură structură”, a adăugat AlAlawi.
Structura antenei include un strat dielectric neconductor, poziționat între două straturi conductoare. În procesul de fabricație, cercetătorii au decupat cu laser un strat de cauciuc dielectric, peste care au pulverizat o vopsea conductoare pentru a crea o „patch antenna” rezonantă. Pentru a rezolva problemele de rezistență la îndoire repetată, dispozitivul a fost protejat cu un strat de vopsea acrilică flexibilă.
Testele au demonstrat că meta-antena poate rezista la peste 10.000 de cicluri de compresie, ceea ce confirmă durabilitatea structurii.
Pe lângă adaptarea frecvenței, echipa MIT a descoperit că schimbările de rezonanță pot fi folosite ca metodă de detecție. Astfel, antena poate funcționa ca un senzor capabil să capteze modificări fizice din mediul înconjurător.
Un exemplu este monitorizarea respirației umane, prin detectarea expansiunii și contracției pieptului. De asemenea, cercetătorii au testat tehnologia în mai multe prototipuri, precum o „perdea inteligentă” care reglează iluminarea sau o cască ce poate trece din modul de anulare a zgomotului în cel transparent prin simpla deformare a antenei integrate.
În cazul căștilor inteligente, antena a reușit să își schimbe frecvența de rezonanță cu 2,6% atunci când a fost îndoită, suficient pentru a modifica modul de funcționare al dispozitivului. Această caracteristică ar putea elimina necesitatea utilizării mai multor antene pentru protocoale diferite.
Pentru a facilita utilizarea acestei tehnologii, echipa MIT a creat și un instrument software care permite proiectarea de antene personalizate pe bază de metamateriale. Utilizatorii pot introduce parametrii de proiectare, simula performanța antenei și apoi fabrica prototipul cu ajutorul unui laser.
Planurile de viitor includ dezvoltarea unor meta-antene tridimensionale, integrarea unor funcționalități suplimentare în instrumentul de proiectare și îmbunătățirea durabilității materialelor folosite.
Prin această inovație, cercetătorii MIT propun o nouă direcție pentru tehnologia wireless, în care antenele nu mai sunt componente statice, ci structuri flexibile, capabile să își adapteze forma și funcția în funcție de necesitățile aplicației.
