کاردستی قدیمی ژاپنی، آنتن بی‌سیم شد

پژوهشگران «دانشگاه درکسل»(Drexel University) و «دانشگاه بریتیش کلمبیا»(UBC) معتقدند هنر باستانی ژاپن موسوم به «کریگامی»(Kirigami) –شاخه‌ای از اوریگامی که شامل بریدن و تا کردن کاغذ برای ایجاد طرح‌های پیچیده سه‌بعدی است- می‌تواند الگویی برای تولید نسل بعدی آنتن‌ها باشد.

این پژوهش نشان می‌دهد چگونه کریگامی می‌تواند یک ورقه پوشیده‌شده با جوهر رسانای «MXene» را به یک آنتن مایکروویو سه‌بعدی انعطاف‌پذیر تبدیل کند که فرکانس ارسال آن را می‌توان به سادگی با کشیدن یا فشار دادن آن تنظیم کرد. به گفته پژوهشگران، اثبات این مفهوم بسیار مهم است زیرا روش جدیدی را برای ساخت سریع و مقرون‌به‌صرفه یک آنتن با پوشش دادن جوهر آبی MXene روی یک ماده پلیمری شفاف الاستیک ارائه می‌دهد.

دکتر «یوری گوگوتسی»(Yury Gogotsi) استاد دانشکده مهندسی دانشگاه درکسل و از پژوهشگران این پروژه گفت: آنتن‌ها برای پشتیبانی فناوری بی‌سیم از پیشرفت در زمینه‌هایی مانند رباتیک نرم و هوافضا باید به گونه‌ای طراحی شوند که قابل تنظیم باشند و ساخت آنها به سادگی انجام بگیرد. کریگامی به دلیل سادگی ساخت شکل‌های پیچیده سه‌بعدی از یک قطعه ماده دوبعدی، یک مدل طبیعی برای فرآیند تولید است.

آنتن‌های مایکروویو استاندارد را می‌توان به صورت الکترونیکی یا با تغییر شکل فیزیکی آنها دوباره پیکربندی کرد. با وجود این، افزودن مدارهای لازم برای کنترل الکترونیکی آنتن می‌تواند پیچیدگی آن را افزایش دهد و آنتن را حجیم‌تر، آسیب‌پذیرتر در برابر خرابی و پرهزینه‌تر برای ساختن کند.

در مقابل، فرآیند معرفی‌شده در این پژوهش مشترک می‌تواند تغییر شکل فیزیکی را تحت تأثیر قرار ‌دهد و آنتن‌ها را در شکل‌های متفاوتی ایجاد کند. این آنتن‌ها انعطاف‌پذیر، سبک و بادوام هستند و همین ویژگی‌ها برای بقای آنها در ربات‌های متحرک و تجهیزات حوزه هوافضا حیاتی به شمار می‌رود.

آنتن‌های کریگامی برای انتقال سیگنال‌ها در سه باند فرکانس مایکروویو معمولی ۴-۲ گیگاهرتز، ۸-۴ گیگاهرتز و ۱۲-۸ گیگاهرتز مؤثر بودند. علاوه بر این، پژوهشگران دریافتند که تغییر هندسه و جهت زیرلایه می‌تواند جهت امواج را تغییر دهد. فرکانس تولیدشده توسط آنتن با تغییر شکل آن نشان داد که می‌توان از آن به‌ عنوان حسگر فشار برای نظارت بر وضعیت زیرساخت‌ها و ساختمان‌ها به طور موثر عمل کرد.

به گفته این گروه پژوهشی، یافته‌های آنها اولین گام به سوی یکپارچه‌سازی اجزا در سازه‌ها و دستگاه‌های بی‌سیم هستند. پژوهشگران با الهام گرفتن از شکل‌های بی‌شمار کریگامی اکنون به دنبال بهینه‌سازی عملکرد آنتن‌ها با کاوش در شکل‌ها، بسترها و حرکات جدید هستند.