Según los investigadores de la Universidad de Rice, las fibras hechas de nanotubos de carbono configuradas como antenas inalámbricas pueden ser tan buenas como las antenas de cobre, pero 20 veces más livianas. Las antenas pueden ofrecer ventajas prácticas para aplicaciones aeroespaciales y dispositivos electrónicos portátiles donde el peso y la flexibilidad son factores.
La investigación aparece en letras de física aplicada .
El descubrimiento ofrece más aplicaciones potenciales para las fibras de nanotubos fuertes y livianas desarrolladas por el laboratorio Rice del químico e ingeniero químico Matteo Pasquali. El laboratorio introdujo el primer método práctico para fabricar fibras de nanotubos de carbono de alta conductividad en 2013 y desde entonces las ha probadopara usar como implantes cerebrales y en cirugías cardíacas, entre otras aplicaciones.
La investigación podría ayudar a los ingenieros que buscan agilizar los materiales para aviones y naves espaciales donde el peso es igual al costo. El mayor interés en dispositivos portátiles como monitores de salud y ropa con dispositivos electrónicos incorporados podría beneficiarse de antenas de fibra fuertes, flexibles y conductoras que envían y recibenseñales, dijo Pasquali.
El equipo de Rice y sus colegas del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología NIST desarrollaron una métrica que llamaron "eficiencia de radiación específica" para juzgar qué tan bien las fibras de nanotubos irradiaban señales en las frecuencias de comunicación inalámbrica común de 1 y 2.4 gigahercios y compararon susresultados con antenas de cobre estándar. Hicieron hilos que comprenden de ocho a 128 fibras que son casi tan delgadas como un cabello humano y cortadas a la misma longitud para probar en un equipo personalizado que hizo prácticas comparaciones directas con cobre.
"Las antenas suelen tener una forma específica, y hay que diseñarlas con mucho cuidado", dijo Amram Bengio, estudiante graduado de Rice, autor principal del artículo. "Una vez que estén en esa forma, querrás que se mantengan así. Entoncesuno de los primeros desafíos experimentales fue conseguir que nuestro material flexible permaneciera ".
Contrariamente a los resultados anteriores de otros laboratorios que utilizaron diferentes fuentes de fibra de nanotubos de carbono, los investigadores de Rice descubrieron que las antenas de fibra coincidían con el cobre para la eficiencia de la radiación en las mismas frecuencias y diámetros. Sus resultados respaldan teorías que predicen el rendimiento de las antenas de nanotubosescala con la densidad y conductividad de la fibra.
"No solo descubrimos que obtuvimos el mismo rendimiento que el cobre para el mismo diámetro y área de sección transversal, sino que una vez que tomamos en cuenta el peso, descubrimos que básicamente estamos haciendo esto por 1/20 del peso dealambre de cobre ", dijo Bengio.
"Las aplicaciones para este material son un gran punto de venta, pero desde una perspectiva científica, en estas frecuencias, los macro-materiales de nanotubos de carbono se comportan como un conductor típico", dijo. Incluso las fibras consideradas "moderadamente conductoras" mostraron un rendimiento superior, dijoAunque los fabricantes podrían simplemente usar cables de cobre más delgados en lugar de los cables de calibre 30 que usan actualmente, esos cables serían muy frágiles y difíciles de manejar, dijo Pasquali.
"Amram demostró que si haces tres cosas bien: fabrica las fibras correctas, fabrica la antena correctamente y diseña la antena de acuerdo con los protocolos de telecomunicaciones, entonces obtienes antenas que funcionan bien", dijo. "A medida que avanzasAntenas muy delgadas a altas frecuencias, obtienes menos desventajas en comparación con el cobre porque el cobre se vuelve difícil de manejar en medidores delgados, mientras que los nanotubos, con su comportamiento similar al textil, se sostienen bastante bien ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Rice . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :