Инженеры Колумбийского университета представили уникальную технологию создания антенн, которая позволяет добавлять их в текстиль, в том числе вязать из них свитеры. Свитеры-антенны пригодятся спасателям, путешественникам или ученым, которые работают в удаленных местах. А еще это удобно: не нужно носить с собой лишние устройства — вся технология уже встроена прямо в ткань. Изделия с антеннами легкие, гнутся и даже переносят многократную стирку, так что ими можно пользоваться, как обычной одеждой.
Для производства таких антенн ученые применили технику float-jacquard, позволяющую сочетать несколько типов нитей в одном изделии. Металлические нити обеспечивают проводимость, а диэлектрические служат для изоляции. Это позволяет создать сложные узоры, необходимые для работы антенн. В процессе производства используются стандартные вязальные машины, что делает технологию доступной для массового применения.
На создание одного квадратного метра текстильной метаповерхности требуется всего 45 минут. Готовые изделия не только легкие и гибкие, но и выдерживают многократные стирки и растяжения, что делает их практичными в повседневной жизни. Разработчики отмечают, что использование доступных материалов и традиционных методов производства позволяет снизить затраты на изготовление антенн.
Прототипы антенн успешно работают как приемники и передатчики сигналов. В экспериментах исследователи доказали их эффективность для связи на больших расстояниях.
Метаповерхности можно использовать в качестве альтернативы громоздким устройствам, что особенно важно для спасательных операций, военных задач или связи в удаленных регионах.
Следующим этапом ученые планируют исследовать новые техники вязания, чтобы интегрировать в ткань не только антенны, но и электронные схемы, а также механические элементы. Это позволит создавать многофункциональные материалы, которые могут быть полезны для спутниковой связи и других задач, требующих высоких технологий.
Масштабируемость техники вязания позволяет производить большие антенны с высоким коэффициентом усиления. Это открывает перспективы для создания мощных устройств, способных обеспечить спутниковую связь или служить основой для глобальных телекоммуникационных систем.
Текстильные антенны оказались устойчивыми к внешним воздействиям, сохраняя свои свойства после многократных эксплуатационных циклов. По словам руководителя исследования Нанфана Ю, метаповерхности, встроенные в ткань, представляют собой недорогую, легкую и гибкую альтернативу традиционным антеннам.
В качестве примера исследователи предложили использовать такие антенны для создания одежды со встроенной связью, что может быть полезно для экспедиций, научных исследований и военных задач. Кроме того, подобные устройства могут стать основой для умной одежды, интегрированной с системами интернета вещей.
Разработка текстильных антенн — это только начало. Исследователи планируют интегрировать в ткань более сложные элементы, включая датчики и модули управления.
