استعراض

في الآونة الأخيرة، طور الباحثون من جامعة رايس هوائي لاسلكي المصنوعة من الألياف أنابيب الكربون وقابلة للمقارنة لأداء الهوائي النحاس، في حين أن الوزن هو فقط 1/20. ومن المتوقع أن يتم تطبيقها على الفضاء والالكترونيات يمكن ارتداؤها هذا الهوائي، لأنه يحتوي على مزايا من حيث الوزن والمرونة.

الكلمة

التكنولوجيا القابلة للارتداء، هوائي، أنابيب الكربون

خلفية

الهوائي، وعادة لنقل واستقبال الإشارات اللاسلكية. في نظام الاتصالات اللاسلكية، واحدة من الهوائيات كانت عناصر حاسمة جدا، لديها دور مهم جدا.

من قبل، وقدم أيضا عددا من التقنيات المبتكرة المتعلقة الهوائي. على سبيل المثال:

• فريق بحثي في كلية بوسطن تطوير نظام الاتصالات اللاسلكية الأول النانو. ومن الممكن أن تعمل في الطول الموجي مرئية، وإرسال واستقبال هوائيات باستخدام مأكل السطح، ودرجة عالية من التحكم.

(الصورة من: كلية بوسطن)

• الفنلندية باحثون من جامعة آلتو باستخدام التكنولوجيا الجديدة، حتى يتسنى للهوائي من البث التناظري إلى الرقمي، بحيث تحتل مساحة أقل وأسرع لنقل البيانات، وارتفاع كفاءة الإشعاع.

(المصدر: جامعة آلتو الفنلندية)

• الجرافين الرئيسي (الجرافين الرئيسي) الباحثين الجرافين إنتاج الهوائي مرن تماما، فإنه يمكن استخدام الهواتف المحمولة وغيرها من القريب جهاز اتصال ميدانية لتبادل المعلومات، ولها وظيفة الهوائي المعدني التقليدي. هذا NFC الهوائي القائم على الجرافين خاملة كيميائيا، ومكافحة الانحناء آلاف المرات، يمكن وضعها على الركيزة مرنة في مستوى مختلف.

(المصدر: الجرافين الرئيسي)

ابتكار

وقال باحثون في جامعة رايس مؤخرا الولايات المتحدة، المصنوعة من الألياف أنابيب الكربون إلى هوائي لاسلكي، وأدائها يماثل هوائي النحاس، في حين كان مجموع 1/20 فقط. هذا الهوائي لديه ميزة العملية، لأنه في التطبيقات الفضائية والأجهزة الإلكترونية القابلة للارتداء، والوزن والمرونة من العوامل الرئيسية.

الدراسة، التي نشرت في مجلة (رسائل الفيزياء التطبيقية) "رسائل الفيزياء التطبيقية".

(المصدر: جيف Fitlow جامعة / رايس)

تكنولوجيا

الكيميائيين المختبرات والمهندسين الكيميائيين في جامعة رايس ماتيو باسكوالي تطوير قوة أكبر وأخف وزنا الألياف أنابيب الكربون. ووجدت الدراسة أن يجلب المزيد من إمكانيات التطبيق لهذه المواد. في عام 2013، وقد وضعت مختبر إنتاج الألياف أنابيب الكربون موصل للغاية من الأسلوب العملي الأول. بعد ذلك، تم اختبارها في زرع الدماغ، وجراحة القلب وغيرها من التطبيقات.

في التطبيقات الفضائية، الوزن مساوية لتكلفة. ومع ذلك، فإن هذه الدراسة تساعد المهندسين تسعى إلى تبسيط المواد في التطبيقات الفضائية. وقال باسكوالي أن هذا قوة عالية، ومرونة، وهوائي الألياف موصل بالكهرباء عن الإرسال والإشارات المستقبلة، وأجهزة مثل الرسغ شنت رصد الصحة يمكن ارتداؤها الالكترونيات والملابس جزءا لا يتجزأ من سيستفيد من هذا الهوائي.

فريق جامعة رايس مع المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST) الزملاء وضعت آلية تسمى "كفاءة الإشعاع الخاصة" معا، لتحديد الألياف أنابيب الكربون في العام تيرة الاتصالات اللاسلكية (بقوة 1GHz ~ 2.4GHZ ل آثار الإشعاع على إشارة)، والنتائج مع هوائي النحاس القياسية مقارنة. أنها من إنتاج خط 8-128 الألياف، سمك الإنسان الشعر، وتقريبا نفس طول تقطع جدا، على معدات الاختبار مخصص، والمقارنة بين النحاس المباشر الفعلي.

(المصدر: جيف Fitlow جامعة / رايس)

تخرج من جامعة رايس، والمؤلف الرئيسي لورقة قال عمرام Bengio:

"الهوائي عادة ما يكون له شكل محدد، لديك لتصميم لهم بعناية فائقة، وعندما تشكل نوعا من الشكل، فأنت تريد أن تبقي شكل لهم، وبالتالي فإن التحدي الأول هو جعل لدينا التجريبية الحفاظ على شكل الهوائي مرن ".

قيمة

وعلى النقيض من غيرها من المختبرات (ألياف أنابيب الكربون التي تستخدم مواد مختلفة) دراسات في وقت مبكر، ووجد الباحثون في جامعة رايس أن كفاءة الإشعاع من الهوائيات الألياف في نفس التردد وقطر، والنحاس إلى المباراة. نتائجهم تدعم التوقعات من الكثافة النظرية والتوصيل من أنابيب الكربون الألياف أداء الهوائي يتناسب.

وقال Bengio:

"نحن لا نجد على نفس الأداء في نفس القطر ومساحة المقطع العرضي، وتؤخذ مرة واحدة في حساب المبلغ الإجمالي، وجدنا أن المبلغ الإجمالي من الأسلاك النحاسية فقط 1/20".

وهو يقول:

"إن استخدام المواد وهذه هي نقطة بيع كبيرة، ولكن من جهة نظر علمية، عند هذه الترددات والعيانية المواد الأنابيب النانوية الكربونية (مواد الكلية) كما موصل نموذجي، في حين تعتبر الألياف إلى أن" التوصيل وسيطة '، لكنه يظهر أيضا الأداء المتفوق ".

وقال باسكوالي أنه على الرغم من المصنعين ببساطة باستخدام أرق قياس 30 الأسلاك النحاسية استبداله، ولكن هذه السطور أن يكون هشا للغاية ويصعب التعامل معها. وهو يقول:

"وقد أظهرت الدراسات عمرام أنه إذا كنت تذهب ضد ثلاثة أشياء: الحق في الألياف تصنيع ولتصنيع الهوائي بشكل صحيح، وفقا لهوائي بروتوكول الاتصال المصممة، سوف الهوائي الخاص بك يعمل على ما يرام مع الهوائي الذي تستخدمه في الترددات العالية. تصبح رقيقة جدا، فإنه سيكون أكثر فائدة من النحاس، وذلك لأن قطر الأسلاك النحاسية نظرا لتصبح رقيقة جدا والصعب السيطرة عليها، في حين أنابيب الكربون النانوية والخصائص العامة للالنسيج، ويمكن الحفاظ على العمل بشكل جيد للغاية.

المواد المرجعية

[1]

[2] E. عمرام Bengio، دامير سينيتش، لورين جورج تايلور، ديمتري E. Tsentalovich، Peiyu تشن، كريستوفر L. هولواي، أيدين Babakhani، مسيحي J. طويل، ديفيد R. نوفوتني، جيمس C. بوث، ناثان D. أورلوف، ماتيو باسكوالي. عالية الكفاءة هوائيات موضوع الأنابيب النانوية الكربونية . رسائل الفيزياء التطبيقية، 2017، 111 (16): 163109 دوى: 10.1063 / 1.4991822

تكنولوجيات أكثر المتطورة والمنتجات المبتكرة، ويرجى الانتباه إلى قناة الدقيقة عدد الجمهور: IntelligentThings، أو الاتصال الحرف الصغير المؤلف: JohnZh1984