אנחנו אולי לא חושבים עליהם הרבה, אבל אנטנות נמצאות בכל מקום. בטלפונים שלנו, במכוניות שלנו, בתגיות נגד גניבה על הבגדים שאנו קונים, וככל ש"אינטרנט של הדברים "הופך למציאות הווה יותר ויותר, הם מופיעים במקומות חדשים, כמו מיקרוגל ומנורות. לכן מהנדסים חיפשו שיטות להפיכת האנטנות לקטנות, קלות יותר וקלות יותר ליישום.
כעת, חוקרים מאוניברסיטת דרקסל פיתחו שיטה ליצירת אנטנות כמעט בלתי נראות כמעט על כל משטח על ידי ריסוס אותן ממש כמו צבע. האנטנות מיוצרות מחומר מתכתי דו ממדי מיוחד הנקרא MXene. ניתן להמיס אבקת MXene במים כדי ליצור צבע שמוברש אז על אוויר. בבדיקות, אפילו שכבה דקה כמו 62 ננומטר בלבד - דקה פי אלפים מגיליון נייר - יכולה לתקשר ביעילות. הביצועים הסתכמו ב -8 מיקרון בלבד, נקודה בה האנטנות המרססות עבדו באותה מידה כמו אלה המשמשות כיום במכשירים ניידים ונתבים אלחוטיים.
האנטנות דקות כל כך שניתן לרסס עליהן מבלי להוסיף משקל או בתפזורת, אפילו למכשירים זעירים כמו חיישנים רפואיים. וגם הם גמישים, כלומר הם יכולים ללכת על משטחים לא שטוחים, כמו וילונות. החוקרים טוענים שהאנטנות עשויות לחלל שיפורים אדירים במכשירים אלחוטיים ובאינטרנט של הדברים, במיוחד כשמדובר בבישים לבושים - אתה יכול אפילו לרסס אנטנה על הגרביים שלך כדי לעקוב אחריהן.
"זה יאפשר תקשורת אלחוטית באמת עם כל פריט, " אומר יורי גוגוצי, פרופסור למדעי חומרים והנדסה שהוביל את המחקר. "זה יכול לעשות את ההבדל האמיתי מכיוון שאנחנו הולכים לעבר עולם שבו הכל יהיה מחובר."
תאר לעצמך שאתה מסוגל ליישם אנטנה באופן מיידי על כל פריט שברשותך ולהפוך אותו למכשיר תקשורת. אתה יכול לשים אנטנה על צווארון הכלב שלך כדי למנוע ממנו ללכת לאיבוד. שים אחד במקרר כך שיוכל לתקשר עם הטלפונים שלך. שים אותם על כדורי הטניס שלך כדי לפקח על מהירות ההגשה שלך.
המחקר פורסם לאחרונה בכתב העת Science Advances .
MXene, חומר דו-ממדי קרביד דו-ממדי, התגלה על ידי חוקרי דרקסל בשנת 2011, ובו הוגש פטנט בשנת 2015. אולטרה חזק ומוליך, הוכח שהוא פוטנציאלי לשימוש במכשירי אחסון אנרגיה, כמו אלקטרודות סוללה שיכולות לטעון טלפונים תוך שניות; מניעת הפרעות אלקטרומגנטיות בין מכשירים; חישה בכימיקלים מסוכנים באוויר ועוד. במחקר, אנטנות ה- MXene ביצעו ביצועים טובים פי 50 מאלה העשויים גרפן, הננו-חומר הנוכחי "חם".
שלא כמו חומרים ננו-אחרים, MXene אינו דורש קלסרים או חימום בכדי להדביק את החלקיקים יחד. כל מה שצריך זה לערבב עם מים ולרסס באמצעות מברשת אוויר. האנטנות שהתקבלו יכולות אפילו לעבוד על חומרים שזזים ומתכווצים, כמו טקסטיל, אם כי זה ישפיע על הקליטה, באותה דרך בה הזזת האנטנה בטלוויזיה ישנה.
ריסוס אנטנות הוא "גישה מעניינת", אומר ג'וזפ ג'ורנט, פרופסור להנדסת חשמל באוניברסיטה בבופלו שעובד ברשתות תקשורת ובאינטרנט של הדברים.
רוב המחקרים בנושא אנטנות גמישות ודקות היו מעורבים הדפסה, אומר ג'ורנט. אך לרסס יש פוטנציאל להיות מהיר יותר.
אך בעוד שביצועי האנטנה כפי שמוצג בעיתון "טובים מאוד", אומר ג'ורנט, "אנטנה בפני עצמה איננה אלא חתיכת מתכת."
כדי להפוך את האנטנות למיטב שימושיות, הוא מסביר, הן יתאימו לסוגים של אלקטרוניקה גמישה - חשבו טלפונים נמתחים או טבליות הפצה - שעדיין לא קיימות. זה דבר שרבים החוקרים עובדים עליו, אך טרם יצא לפועל.
צוות דרקסל בדק את האנטנות המרוססות על חומר מחוספס, נייר תאית וגיליונות חלקים, פוליאתילן טרפטלטים. כעת הם מתכננים לבדוק זאת על משטחים אחרים, כולל זכוכית, חוט ועור - אנטנות חוט יכולות לייצר טקסטיל מחובר, בעוד לעור יכולות להיות יישומים לרפואה וטרינרית או אנושית. הם מקווים לשתף פעולה עם משקיעים או שותפים מסחריים המעוניינים לפתח מוצרים שיכולים ליהנות מהאנטנות.
אמנם לאנטנות יש פוטנציאל לשימוש לבישים או מסכי בריאות המותזרים ישירות על העור, אך גוגוצי ממליץ על זהירות, מכיוון של- MXene אין מעט תיעוד של השימוש בבני אדם.
"אנחנו תמיד קצת עוסקים בחומרים חדשים, " הוא אומר. "האם זה ביו תואם? האם יש השלכות לטווח הארוך? הייתי מציע שנחכה לפני שנשים אותו ישירות על העור. "
הצוות בודק גם כיצד לייעל את החומר מבחינת מוליכות וחוזק, ובכך עשוי להפוך אותו לרזה יותר וקל יותר לרסס בצורות מדויקות יותר, כמו גם לגרום לו לעבוד בתדרים שונים.
"יש מספיק מקום לשיפור", אומר גוגוצי. "הראשון הוא אף פעם לא הטוב ביותר."
