Ăng-ten “biến hình” mới với nhiều ứng dụng

E-mail | Bản in | Lưu xem sau

Ăng-ten không chỉ nhận nhận tín hiệu radio. Giờ đây nó được dùng trong điện thoại di động đến cả những thiết bị GPS định vị toàn cầu. Một nghiên cứu của Đại học bang Bắc Carolina đang cách mạng hóa lĩnh vực thiết kế ăng-ten – họ đã tạo ra kiểu ăng-ten chuyển đổi hình dạng mà có thể mở ra nhiều cơ sở ứng dụng mới, từ an ninh dân sự đến các chiến dịch quân sự.

Ăng-ten chứa kim loại lỏng nằm xen giữa các vi kênh nhựa đàn hồi. Kiểu ăng-ten này có thể biến dạng (vặn xoắn và uốn cong) vì tính chất cơ học của nó do chất đàn hồi qui định, không phải là do kim loại. Ảnh: Ju-Hee So, Đh Bắc Carolina

Ăng-ten hiện đại thường được làm từ đồng hoặc các kim loại khác, tuy nhiên nó vẫn còn tồn tại những hạn chế về độ uốn cong và độ bền đàn hồi trước khi chúng đứt gãy hoàn toàn. Các nhà khoa học của trường Bắc Carolina lại tạo ra chiếc ăng-ten sử dụng hợp kim có thể “uốn cong, kéo giãn, cắt và xoắn nhưng rồi vẫn trở lại hình dạng ban đầu của nó,” Tiến sỹ Michael Dickey, Phó giáo sư Khoa Kỹ thuật Hóa và Sinh học phân tử tại trường và là đồng tác giả nghiên cứu nói.

Các nhà nghiên cứu đã tạo ra loại ăng-ten mới bằng cách bơm một hợp kim gồm Gali và Indi, 2 kim loại giữ được trạng thái lỏng ở nhiệt độ phòng, vào các kênh dẫn rất nhỏ, bề rộng chỉ bằng sợi tóc người. Các kênh dẫn này rỗng bên trong, y như cọng rơm với hai đầu thông nhau nhưng có thể tạo thành bất kì hình dạng nào. Khi hợp kim được bơm vào kênh đó, bề mặt hợp kim bị ô-xy hóa tạo thành một lớp “da” giữ hợp kim đúng vị trí trong khi đó vẫn cho phép nó giữ được các đặc tính của chất lỏng.

 “Vì hợp kim vẫn ở dạng lỏng,” Dickey nói, “nên nó vẫn giữ được các đặc tính cơ học của vật liệu tạo nên nó.” Chẳng hạn, các nhà nghiên cứu đã bơm hợp kim lên bề kênh dẫn silicon đàn hồi và tạo ra một kiểu ăng-ten giống dây có khả năng co giãn vô cùng tốt và có khả năng nắn bóp ra rất nhiều hình dạng.

“Tính dẻo này là một đặc tính đặc biệt thu hút đối với ăng-ten vì tần số của ăng ten do hình dạng của nó qui định,” Dickey nói tiếp. “Do đó, bạn có thể hiệu chỉnh ăng-ten bằng cách kéo dãn nó ra.”

Trong khi hợp kim giúp tạo nên một ăng-ten hiệu quả, có thể ứng dụng trong nhiều các thiết bị điện tử hiện có thì tính bền và khả năng đàn hồi của nó cũng mở ra nhiều cơ sở ứng dụng mới. Ví dụ, một chiếc ăng-ten có vỏ bọc silicon dẻo có thể được dùng để giám sát xây dựng dân sự như cầu cống. Khi cầu mở rộng và  thu nhỏ, ăng-ten có thể bị kéo giãn ra, có nghĩa là thay đổi tần số của nó và cung cấp thông tin vô tuyến cho các kỹ sư về tình trạng của cây cầu.

Tính dẻo và tính bền cũng là những đặc tính lý tưởng cho các thiết bị quân sự vì ăng-ten này có thế gấp hay cuộn cho vào túi khi triển khai quân rồi mở ra dùng bình thường mà không hề ảnh hưởng đến chức năng của nó. Dickey nghĩ rằng các ứng dụng mới này là rất khả thi với loại ăng-ten mới vì hợp kim này đắt đỏ hơn đồng, vật liệu thường dùng trong các thiết bị điện tử tiêu dùng chứa ăng-ten.