Podemos não pensar muito neles, mas as antenas estão em toda parte. Em nossos telefones, em nossos carros, nas etiquetas anti-roubo das roupas que compramos e como a Internet das Coisas se torna uma realidade cada vez mais presente, elas aparecem em novos lugares, como microondas e lâmpadas. Os engenheiros têm, portanto, procurado métodos para tornar as antenas menores, mais leves e mais fáceis de aplicar.
Agora, pesquisadores da Universidade de Drexel desenvolveram um método para criar antenas praticamente invisíveis em praticamente qualquer superfície, literalmente aplicando-as como se fossem tinta. As antenas são feitas de um material metálico bidimensional especial chamado MXene. O pó de MXene pode ser dissolvido em água para criar uma tinta que é então aerografada. Nos testes, até mesmo uma camada tão fina quanto 62 nanômetros - milhares de vezes mais finos do que uma folha de papel - poderia se comunicar de forma eficaz. O desempenho foi de apenas 8 mícrons, um ponto no qual as antenas de spray funcionavam tão bem quanto as usadas atualmente em dispositivos móveis e roteadores sem fio.
As antenas são tão finas que podem ser pulverizadas sem adicionar peso ou volume, mesmo em dispositivos pequenos como sensores médicos. E eles são flexíveis também, o que significa que eles podem ir em superfícies não planas, como cortinas. Os pesquisadores dizem que as antenas poderiam trazer grandes melhorias nos dispositivos sem fio e na Internet das Coisas, especialmente quando se trata de wearables - você pode até mesmo borrifar uma antena em suas meias para rastreá-las.
"Isso permitirá uma comunicação realmente sem fio com qualquer item", diz Yury Gogotsi, professor de ciência e engenharia de materiais que liderou a pesquisa. "Isso pode fazer uma diferença real, porque estamos indo em direção a um mundo onde tudo estará conectado".
Imagine poder aplicar instantaneamente uma antena a qualquer item que você possui e torná-lo um dispositivo de comunicação. Você pode colocar uma antena na coleira do cachorro para evitar que ele se perca. Coloque um na sua geladeira para que ele possa se comunicar com seus telefones. Coloque-os em suas bolas de tênis para monitorar a velocidade de seus saques.
A pesquisa foi publicada recentemente na revista Science Advances .
O MXene, um material de carboneto de titânio bidimensional, foi descoberto por pesquisadores da Drexel em 2011 e patenteado em 2015. Ultra-forte e condutor, tem potencial para ser usado em dispositivos de armazenamento de energia, como eletrodos de bateria que podem carregar telefones em segundos; impedindo a interferência eletromagnética entre dispositivos; sentindo substâncias químicas perigosas no ar e muito mais. No estudo, as antenas MXene tiveram desempenho 50 vezes melhor que as feitas de grafeno, o atual nanomaterial "quente".
Ao contrário de outros nanomateriais, o MXene não requer nenhum ligante ou aquecimento para unir as nanopartículas. Tudo o que precisa é ser misturado com água e pulverizado com um aerógrafo. As antenas resultantes podem até trabalhar em materiais que se movimentam e flexionam, como os têxteis, embora isso afete a recepção, da mesma maneira que a antena de uma TV antiga.
Antenas de pulverização é “uma abordagem interessante”, diz Josep Jornet, professor de engenharia elétrica da Universidade de Buffalo, que trabalha em redes de comunicação e na Internet das Coisas.
A maioria das pesquisas sobre antenas finas e flexíveis envolveu a impressão, diz Jornet. Mas a pulverização tem o potencial de ser mais rápida.
Mas enquanto o desempenho da antena, como mostrado no papel é "muito bom", diz Jornet, "uma antena por si só não é nada, mas um pedaço de metal."
Para tornar as antenas o máximo possível, ele explica, elas seriam emparelhadas com tipos de aparelhos eletrônicos flexíveis - pense em aparelhos elásticos ou tablets enroláveis - que ainda não existem. Isso é algo em que muitos pesquisadores estão trabalhando, mas ainda está para se concretizar.
A equipe da Drexel testou as antenas de spray em um material áspero, papel de celulose e um liso, folhas de tereftalato de polietileno. Eles agora planejam testá-lo em outras superfícies, incluindo vidro, fios e pele - as antenas de fios podem produzir tecidos conectados, enquanto a pele pode ter aplicações para medicina veterinária ou humana. Eles esperam fazer parcerias com investidores ou parceiros comerciais interessados em desenvolver produtos que possam se beneficiar das antenas.
Enquanto as antenas têm o potencial de serem usadas para wearables ou monitores de saúde pulverizados diretamente sobre a pele, Gogotsi aconselha cautela, como MXene tem pouco registro de ser usado em seres humanos.
"Estamos sempre um pouco preocupados com novos materiais", diz ele. “É biocompatível? Existem consequências a longo prazo? Eu sugiro que devemos esperar antes de colocá-lo diretamente sobre a pele. ”
A equipe também está analisando como otimizar o material em termos de condutividade e resistência, tornando-o ainda mais fino e fácil de aplicar em formas mais precisas, além de fazê-lo funcionar em diferentes freqüências.
"Há muito espaço para melhorias", diz Gogotsi. “O primeiro nunca é o melhor.”
