بهبود ارتباطات با آنتن‌های تغییر شکل‌دهنده

به گزارش ایسنا، این طراحی «تغییر شکل‌دهنده»،  بدون نیاز به چندین آنتن یا قطعات متحرک پیچیده می‌تواند دستگاه‌های ارتباطی و حسگر بی‌سیم را بسیار کاربردی‌ کند، در صورتی که آنتن‌های سنتی پس از ساخت ثابت هستند و فقط می‌توانند سیگنال‌ها را در محدوده‌ای خاص ارسال و دریافت کنند.

گروه پژوهشی موسسه فناوری ماساچوست (MIT)، این آنتن را از متامواد، مواد مهندسی‌شده ویژه‌ای ساخته است که خواص آنها نه فقط به جنس ساخته شده، بلکه به نحوه چیدمان اجزای آنها نیز بستگی دارد. با کشش، خم شدن یا فشرده‌سازی آنتن، شکل آن و فرکانس مورد استفاده آن نیز تغییر می‌کند. این تغییرات برگشت‌پذیر هستند، به این معنی که آنتن می‌تواند به راحتی به حالت‌های مختلف پیشین خود تغییر شکل دهد.

این انعطاف‌پذیری امکانات جدیدی فراهم می‌کند، به‌عنوان مثال، آنتن قابل پیکربندی مجدد می‌تواند با استانداردهای ارتباطی مختلف سازگار، با شرایط محیطی تنظیم شود یا حتی به‌عنوان یک حسگر عمل کند. از آنجا که فرکانس رزونانس آنتن با شکل تغییر می‌کند، می‌تواند حرکات فیزیکی را تشخیص دهد.  

محققان، به رهبری مروا العلوی، دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک موسسه  فناوری ماساچوست، سیستم خود را با استفاده از فرامواد اکستیک طراحی کردند که می‌توانند به حالت‌های هندسی متعددی تغییر شکل دهند. آنان با قرار دادن یک ماده دی‌الکتریک انعطاف‌پذیر بین دو لایه رسانا، چیزی ایجاد کردند که آن را «فرا-آنتن» می‌نامند.

این طرح ساده به نظر می‌رسد، اما به راه‌حل‌های خلاقانه‌ای نیاز داشت. مواد رسانا معمولا هنگام کشش بیش از حد تجزیه می‌شوند، بنابراین گروه این ساختار را با رنگ اکریلیک انعطاف‌پذیر پوشش داد تا از آن محافظت کند و دوام آن را افزایش دهد. نتایج آزمایش‌ها نشان داد که «فرا-آنتن» می‌تواند بیش از ۱۰ هزار فشرده‌سازی را تحمل کند.

گروه پژوهشی برای قابل دسترس کردن این فناوری، همچنین ابزاری طراحی کرد که به کاربران امکان می‌دهد «فرا-آنتن» ‌های خود را سفارشی کنند. کاربر می‌تواند پارامترهایی مانند اندازه پچ، ضخامت و شکل را تنظیم کند و ابزار به‌طور خودکار نحوه عملکرد آنتن را شبیه‌سازی می‌کند.

سپس می‌توان آنتن‌ها را با چیزی به سادگی یک برش لیزری و رنگ اسپری رسانا ساخت. پژوهشگران نشان دادند که چگونه می‌توان از این آنتن‌ها در محصولات واقعی استفاده کرد. آنان پرده‌های هوشمندی ساختند که نور داخل اتاق را تنظیم می‌کنند و هدفون‌هایی طراحی کردند که به‌طور یکپارچه میان حالت‌های حذف نویز و شفافیت (در هدفون‌ها و هندزفری‌ها به قابلیتی گفته می‌شود که به کاربر اجازه می‌دهد صدای محیط اطراف خود را بشنود بدون اینکه نیاز به درآوردن هدفون باشد) تغییر می‌کنند. در هدفون‌ها، خم شدن آنتن، فرکانس رزونانس را ۲.۶ درصد تغییر داد که برای ایجاد تغییر حالت کافی است.

از آنجایی که آنتن‌ها را می‌توان تقریبا روی هر سطحی الگودهی کرد، می‌توان روزی آن‌ها را در پارچه‌های هوشمند برای نظارت بر سلامت، دستگاه‌های پوشیدنی یا برای سایر کاربردهایی ساخت که انعطاف‌پذیری و سازگاری در آنها ضروری است.

سایت ساینس گزارش کرد، این گروه امیدوار است که در آینده  کار خود را به طرح‌های سه‌بعدی گسترش دهد، الگوهای متامواد جدید را آزمایش کند و دوام را حتی بیشتر بهبود بخشد.

نتایج این تحقیق در سمپوزیوم ACM در مورد نرم‌افزار و فناوری رابط کاربری در بوسان، کره، در اواخر سال جاری ارائه خواهد شد.