В близко бъдеще комуникационните устройства ще могат да бъдат преносими и гъвкави като дрехите. Експертите проучват начини за интегриране на радиочестотни свойства в плетени текстилни материали, за да се създадат преносими и разгъваеми антени.
Този напредък може да се окаже особено полезен за хората, които се намират на отдалечени или труднодостъпни места.
Инженерите от Колумбийския университет са постигнали важен етап. Използвайки традиционни техники за плетене, те са създали първото по рода си „одеяло“ с вградени метаповърхности.
Тези плетени антени могат да бъдат от полза за комуникацията на дълги разстояния, тъй като предлагат леко, гъвкаво и лесно за разгръщане решение.
„Можем да използваме много старата и утвърдена плетачна промишленост, за да задоволим някои от нуждите на съвременните телекомуникации. Лесният и мащабируем характер на подхода за производство означава, че тези устройства могат да бъдат евтини, свръхлеки и гъвкави варианти на сложни радиочестотни комуникационни антени“, казва Нанфанг Ю, който е ръководител на изследването.
Техника за плетене на „плаващ жакард“
В това ново проучване екипът търси икономически ефективен и ефикасен метод за директно вграждане на плоски антенни решетки в текстил.
За тази разработка е използвана старинна техника за плетене на цветни изделия, наречена „плаващ жакард“ („float-jacquard“). Това им помага да създадат гъвкави, леки сантиметрови вълнови метаповърхности, които представляват тънки оптични компоненти, манипулиращи светлината.
Изследователите използват налични в търговската мрежа метални и диелектрични прежди, за да създадат своите прототипи на устройства, базирани на тъкани.
Тези специализирани прежди, които съответно провеждат електричество или изолират, са обработени със стандартни плетачни машини. Получените прототипи включват леща с метаповърхност и генератор на вихрови лъчи, които са вид рефлекторни устройства.
За да постигнат сложните модели, необходими за тези устройства, изследователите използват плетене с плаващ жакард. При този метод за създаването на дизайна се използват няколко вида прежда.
„Групата е първата, която адаптира техниките за плоскоплетене, за да включи антени директно по време на процеса за производство на плат – интегрирано производство – и е в състояние да го направи при ниска цена и висока производителност в промишлен мащаб“, отбелязват авторите в прессъобщението.
Метаповърхност, изплетена за 45 минути
Забележително е, че всеки квадратен метър метаповърхност е изплетен само за 45 минути. Освен това устройствата от плоскоплетени тъкани се оказват изключително устойчиви, като издържаха множество цикли на пране и тестове за разтягане.
Интересно е, че тези метаповърхности функционират като големи, преносими антени за комуникация на дълги разстояния. Изследователите демонстрират експериментално двойната функционалност на метаповърхностите: първо като приемна, а след това като предавателна антена.
Те планират да разширят изследванията си, като проучат различни техники и машини за плетене, за да създадат още по-сложни и многофункционални тъкани. Тези тъкани биха могли да включват електронни схеми и други механични елементи.
Мащабируемостта на техниките за плоско плетене е значително предимство. Изследователите се стремят да използват тази възможност за разработване на антени с голям коефициент на полезно действие и големи апертури. Те биха могли да бъдат подходящи за сателитни комуникации на големи разстояния.
„Важно е да се подчертае, че тези устройства са произведени с помощта на налични в търговската мрежа готови прежди и с използване на утвърдени техники за производство“, казва Ю.
„Почти съм сигурен, че общностите от плетачки могат да измислят гениални начини за интегриране на естетиката и функционалността в един пуловер – пуловер, който може да служи като усилвател на WiFi сигнала“, заключава той в съобщението за пресата.
Резултатите са публикувани в списание Advanced Materials.
Източник: InterestingEngineering
