Инженеры создали уникальные антенны для мобильной связи: их можно надеть

В ближайшем будущем устройства связи могут стать такими же портативными и гибкими, как одежда. Об этом пишет Interesting Engineering.

Инженеры Колумбийского университета, используя традиционные методы плоской вязки, создали первое в своем роде "одеяло", в которое встроены метаповерхности. Эти вязаные антенны могут быть полезны для связи на больших расстояниях, предлагая легкое, гибкое и простое в развертывании решение.

Ученые искали экономически эффективный и действенный метод непосредственной встраивания плоских антенных решеток в текстильные материалы. Для этой разработки была использована старинная техника цветного вязания, называемая флоат-жаккардовым вязанием. Это помогло им создать гибкие и легкие метаповерхности сантиметрового диапазона, представляющие собой тонкие оптические компоненты, управляющие светом.

Для создания прототипов устройств на основе ткани исследователи использовали имеющиеся в продаже металлические и диэлектрические нити. Эти специализированные нити, которые проводят электричество или изолируют, соответственно, были обработаны с использованием стандартных вязальных машин. Полученные прототипы включали линзу метаповерхности и генератор вихревого луча, оба из которых являются типами устройств рефлекторной матрицы.

Для создания сложных узоров, необходимых для этих устройств, исследователи использовали плавающее жаккардовое вязание. В этом методе для создания дизайна используются несколько типов пряжи.

Примечательно, что каждый квадратный метр метаповерхности был связан всего за 45 минут. Более того, устройства из плоской трикотажной ткани оказались невероятно прочными, выдержав многократные циклы стирки и испытания на растяжение. Интересно, что эти метаповерхности функционируют как большие портативные антенны для дальней связи.

Исследователи экспериментально продемонстрировали двойную функциональность метаповерхностей: сначала как приемной антенны, а затем как передающей антенны. В дальнейшем они планируют расширить свои исследования, изучая различные методы вязания и машины для создания еще более сложных и многофункциональных тканей. Эти ткани могут включать электронные схемы и другие механические элементы.

Масштабируемость методов плоского вязания является существенным преимуществом. Исследователи намерены использовать эту возможность для разработки антенн с высоким коэффициентом усиления и большими апертурами. Они могли бы подойти для спутниковой связи на больших расстояниях.