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Uno speciale spray trasforma qualsiasi superficie in un'antenna radio

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Uno speciale spray trasforma qualsiasi superficie in un'antenna radio FASTWEB S.p.A.
Le antenne spray trasformano qualsiasi superficie sottile in trasmittenti invisibili
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Una nuova tecnologia potrebbe rivoluzionare il mondo delle connessioni wireless

Se un dispositivo si collega in modalità wireless ad altri oggetti, è probabile che sia dotato di antenna. Per quanto queste componenti siano essenziali, i metalli rigidi di cui sono solitamente composti questi dispositivi possono limitare i modi con cui è possibile intergrarvi un'antenna. Per trovare una soluzione innovativa, i ricercatori della Drexel University hanno sviluppato un nuovo tipo di antenna, che può essere spruzzata su qualsiasi superificie.

L'antenna è costituita da un materiale metallico incredibilmente sottile, noto come MXene (pronunciato "maxine"). Questo materiale è una forma bidimensionale di carburo di titanio altamente conduttivo, che consente di trasmettere e dirigere le onde radio.

In passato, il MXene è stato utilizzato in batterie sperimentali che si ricaricano in pochi secondi. In questo caso, il team di Drexel ha creato una forma in polvere che può essere sciolta nell'acqua per formare un inchiostro o una vernice. Questa soluzione può quindi essere spruzzata su una superficie, trasformandola efficacemente in un'antenna 2D, qualsiasi sia la sua forma.

"Gli attuali metodi di fabbricazione dei metalli non possono rendere le antenne abbastanza sottili e applicabili a qualsiasi superficie, nonostante decenni di ricerca e sviluppo per migliorarne le prestazioni" afferma Yury Gogotsi, capo ricercatore del progetto. "Stavamo cercando nanomateriali bidimensionali, che avessero uno spessore di circa centomila volte più sottile di un capello umano; possono auto-assemblarsi in pellicole conduttive su qualsiasi superficie e quindi, come candidato per le antenne ultrasottili, abbiamo scelto il MXene, che è un materiale di carburo di titanio bidimensionale, più forte dei metalli e ultra conduttivo".

Il team ha testato le nuove antenne MXene e ha scoperto che, nonostante lo spessore infinitesimale, le loro prestazioni sono paragonabili alle antenne esistenti. Per assicurarsi che non fosse semplicemente una proprietà dell'essere bidimensionali, i ricercatori li hanno anche confrontati con altre antenne 2D fatte di materiali come grafene, inchiostro d'argento e nanotubi di carbonio. Le antenne MXene erano apparentemente 50 volte migliori nel preservare la trasmissione delle onde radio rispetto al grafene e 300 volte meglio dell'inchiostro d'argento.

"L'antenna MXene non solo ha sovraperformato il mondo macro e micro delle antenne metalliche, ma siamo andati oltre le prestazioni delle antenne nanomateriali disponibili, mantenendo lo spessore dell'antenna molto basso", afferma Babak Anasori, coautore dello studio. "L'antenna più sottile era di appena 62 nanometri - circa un migliaio di volte più sottile di un foglio di carta - ed era quasi trasparente. A differenza degli altri metodi di fabbricazione dei nanomateriali, che richiedono additivi chiamati leganti e ulteriori passaggi di riscaldamento per sinterizzare le nanoparticelle insieme, abbiamo realizzato antenne in un unico passaggio mediante aerografo, spruzzando il nostro inchiostro MXene a base d'acqua".

Durante la sperimentazione su quanto sottili potessero essere create le antenne, il team ha scoperto che funzionavano ancora con uno spessore di poche decine di nanometri, così sottili da essere praticamente trasparenti. Hanno però performato al meglio quando sono state stratificate fino a 8 micrometri di spessore: in quella conformazione hanno raggiunto il 98% delle prestazioni massime teoriche calcolate.

Queste antenne MXene potrebbero aiutare a fornire connettività a qualsiasi cosa, compresa l'elettronica flessibile o indossabile. È interessante notare che non è la prima volta che sentiamo parlare di antenne spray - alcuni anni fa una società chiamata ChamTech sosteneva di aver sviluppato un sistema simile che poteva trasformare alberi ed edifici in antenne per potenziare i segnali mobili, ma da allora non è giunta più alcuna notizia in merito.

La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Science Advances.

26 settembre 2018

Fonte: newatlas.com

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