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柔性纳米管薄膜天线是电子器件的一种替代品

Rice lab称,在5G无线和其他应用领域,铜是一个可行的竞争对手

莱斯大学布朗工程学院的研究人员称,碳纳米管薄膜制成的天线在无线应用方面的效率和铜一样高。y’re更坚固、更灵活,基本上可以被涂在设备上。

莱斯化学和生物分子工程师实验室的Matteo Pasquali测试了由“剪切-aligned”纳米管薄膜制成的天线。研究人员发现,导电薄膜不仅可以与常用的铜薄膜性能相匹配,还可以做得更薄,以便更好地处理更高的频率。

Metal-free antennas made of thin, strong, flexible carbon nanotube films are as efficient as common copper antennas, according to a new study by Rice University researchers. (Credit: Jeff Fitlow/Rice University)

根据莱斯大学研究人员的一项新研究,由薄的、坚固的、柔性的碳纳米管薄膜制成的无金属天线和普通的铜天线一样高效。杰夫·菲特洛摄影

在《应用物理快报》上详细介绍的结果,推动了lab’s之前基于碳纳米管光纤天线的研究。

的lab’s shear-aligned天线测试国家标准与技术研究院(NIST)在博尔德科罗拉多州,作者是暗兰Bengio进行研究和写论文,同时获得博士学位Pasquali’s实验室。Bengio已经成立了一个公司进一步发展的材料。

他说,在目标频率为5千兆赫、10千兆赫和14千兆赫时,天线很容易与金属天线保持一致。他说:“我们将把频率提高到aren’t目前在Wi-Fi和蓝牙网络中使用的频率,但将在即将到来的5G一代天线中使用。”

Bengio指出,其他研究人员认为,基于纳米管的天线及其固有特性使它们无法遵守辐射效率和频率之间的经典关系“,但大米实验用更精细的薄膜证明了他们的错误,允许一对一的比较。

为了制作这种薄膜,莱斯实验室在酸性溶液中溶解了纳米管,其中大部分是单壁的,最长可达8微米。当纳米管扩散到一个表面时,产生的剪切力会促使纳米管自动对齐,这是Pasquali实验室在其他研究中应用的现象。

Bengio说,虽然气相沉积被广泛应用于金属痕量沉积的间歇过程,但液相处理方法更适合于可扩展的、连续的天线制造。

测试薄膜的大小与玻璃片差不多,厚度在1到7微米之间。纳米管是由强吸引力的范德瓦尔斯力结合在一起的,这使得材料的力学性能远远优于铜。

研究人员表示,新天线可能适用于5G网络,也适用于飞机,尤其是无人机,因为重量是一个考虑因素;作为井下油气勘探无线遥测门户;以及未来“物联网s”的应用。

Rice University alumnus Amram Bengio holds a flexible nanotube film antenna. The antenna, which has proven as efficient as those made of copper wire, can essentially be painted onto devices. (Credit: Jeff Fitlow/Rice University)

莱斯大学校友Amram Bengio手持一个柔性纳米管薄膜天线。事实证明,这种天线和铜线天线一样高效,基本上可以涂在设备上。杰夫·菲特洛摄影

” Bengio说,电磁波在太空中传播的物理特性是有限制的。在这方面我们不会做任何改变。我们正在改变的事实是,所有这些天线将由更轻、更强、更能抵抗更广泛的不利环境条件比铜。”

帕斯夸里说:“这是一个很好的例子,说明与国家实验室的合作极大地扩展了大学团体的研究范围。如果没有NIST团队的智力投入和实验能力,我们是不可能完成这项工作的

论文的共同作者有莱斯大学的研究生劳伦·泰勒、研究小组经理罗伯特·海德里克、校友迈克尔·金和陈佩宇;Damir Senic, Charles Little, John Ladbury, Christian Long, Christopher Holloway, Nathan Orloff和James Booth, NIST的所有人;前莱斯大学教师Aydin Babakhani现在是加州大学洛杉矶分校电子和计算机工程副教授。Pasquali是A.J. Hartsook化学和生物分子工程教授,化学和材料科学及纳米工程教授。Bengio是伍兹有限责任公司的创始人兼首席运营官

美国空军科学研究办公室、国防部和一个国防科学与工程研究生奖学金资助了这项研究。

新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:https://news.rice.edu/2019/06/10/antennas-of-flexible-nanotube-films-an-alternative-for-electronics-2/