تحول در دستگاه‌های بی‌سیم انعطاف‌پذیر با آنتن‌های جدید
آنتن‌های کوچک تولید شده با چاپ سه‌بعدی می‌توانند نسل بعدی دستگاه‌های بی‌سیم انعطاف‌پذیر را تغذیه کنند.
دانشمندان دانشگاه ایالتی واشنگتن نوع جدیدی از سیستم بی‌سیم انعطاف‌پذیر را توسعه داده‌اند که می‌تواند نحوه ساخت دستگاه‌های ارتباطی را تغییر دهد. این اختراع، آرایه‌های آنتن چاپ سه‌بعدی را با یک پردازنده مخصوص به اندازه تراشه ترکیب و فناوری‌ای ایجاد می‌کند که می‌تواند در دستگاه‌های پوشیدنی، هواپیما، اتومبیل و حتی تجهیزات فضایی مورد استفاده قرار گیرد.
نتایج پژوهش کنونی نشان می‌دهد که چگونه چاپ سه‌بعدی و مواد جدید می‌توانند سیستم‌های بی‌سیم را کوچک‌تر، سبک‌تر و سازگارتر کنند. آنتن‌های سنتی سفت و سخت هستند و نمی‌توانند بدون از دست دادن عملکرد خم یا انعطاف‌پذیر شوند. این مورد استفاده از آنها را در لوازم الکترونیکی پوشیدنی یا سازه‌های متحرک مانند بال هواپیما یا پهپاد محدود می‌کند.
گروه پژوهشی دانشگاه ایالتی واشنگتن با استفاده از چاپ سه‌بعدی و جوهر سفارشی ساخته شده از نانوذرات مس، راهی برای حل این مشکل پیدا کرد. این جوهر مسی که توسط دانشمندان دانشگاه مریلند و بوئینگ توسعه یافته است، به آنتن‌ها اجازه می‌دهد حتی در صورت خم شدن، قرار گرفتن در معرض رطوبت یا قرار گرفتن در معرض تغییرات دما و نمک، به کار خود ادامه دهند.
مس، رسانای خوبی برای الکتریسیته است و فرمولاسیون نانوذرات به حفظ عملکرد قوی در سیستم‌های انعطاف‌پذیر کمک می‌کند.
سوبهانشو گوپتا -دانشیار دانشکده مهندسی برق و علوم رایانه دانشگاه ایالتی واشنگتن- توضیح داد: جوهر، بخش بسیار مهمی از چاپ سه‌بعدی محسوب می‌شود و جوهر مبتنی بر نانوذرات که توسط همکاران ما توسعه داده شده است، برای مدارهای ارتباطی پیشرفته مانند پژوهشی که ما انجام می‌دهیم، کارایی زیادی است.
پژوهشگران برای افزایش قابلیت اطمینان سیستم، یک تراشه پردازنده کوچک ایجاد کردند که به‌طور خودکار هرگونه اختلال در سیگنال آنتن را اصلاح می‌کند. هنگامی که آنتن‌های انعطاف‌پذیر حرکت می‌کنند یا می‌لرزند، شکل آنها کمی تغییر می‌کند که می‌تواند سیگنال را مختل کند. این پردازنده به‌طور مداوم این تغییرات را در زمان واقعی نظارت و تنظیم می‌کند.
گوپتا گفت: ما از این پردازنده برای اصلاح تغییر شکل‌ها و ارتعاشات مواد استفاده کردیم. انجام این کار در زمان واقعی، آن را برای کاربردهای آینده بسیار جذاب می‌کند.
این گروه پژوهشی با موفقیت یک آرایه سبک و انعطاف‌پذیر از چهار آنتن ساخت و آزمایش کرد که می‌توانستند حتی در حالت خم یا در حال حرکت، سیگنال ارسال و دریافت کنند. این آنتن‌ها انرژی بسیار کمی مصرف می‌کنند و به راحتی قابل افزایش مقیاس هستند.
از آنجا که هر آرایه آنتن به طور مستقل کار می‌کند، می‌توان بسیاری از آنها را برای تشکیل آرایه‌های بزرگتر ترکیب کرد. پژوهشگران در نمونه اولیه خود، چهار آرایه را به هم متصل کردند و سیستمی با ۱۶ آنتن ایجاد کردند که به راحتی با هم کار می‌کردند.
این فناوری جدید، دریچه‌ای به سوی بسیاری از امکانات باز کرده است، از پارچه‌های هوشمند که به صورت بی‌سیم ارتباط برقرار می‌کنند تا هواپیماهایی که با لایه‌های نازک و انعطاف‌پذیر آنتن پوشیده شده‌اند.
سایت ساینس گزارش کرد، ترکیب چاپ سه‌بعدی، جوهر نانوذرات مس و تصحیح سیگنال در زمان واقعی می‌تواند سیستم‌های بی‌سیم آینده را کارآمدتر، سازگارتر و مقرون‌به‌صرفه‌تر از همیشه کند.
نتایج این پژوهش در نشریه «ارتباطات طبیعت» (Nature Communications) منتشر شده است.
