Инженеры Колумбийского университета представили технологию, позволяющую интегрировать устройства передачи данных в ткань. Создатели считают, что такие материалы будут особенно необходимы для спасателей, исследователей и туристов, зачастую находящихся и работающих в труднодоступных и экстремальных условиях. Ключевым преимуществом этой разработки является то, что пользователям больше не потребуется носить с собой отдельные устройства для связи, так как антенны интегрированы в их одежду. Исследование было опубликовано в журнале Advanced Materials «Flat-Knit, Flexible, Textile Metasurfaces».
Большинство радиочастотных антенн, особенно высоконаправленные антенные решетки, такие как отражательные решетки, являются плоскими, жесткими устройствами. Исследователи изучают способы производства меньших, более гибких антенн, включая струйную печать или трафаретную печать непосредственно на текстиле или вышивке на нем. Но эти методы являются квазиаддитивными подходами, в которых проводящий материал добавляется к существующему текстилю вместо того, чтобы интегрироваться в него во время процесса изготовления, что приводит к таким проблемам, как расслоение, скольжение или растрескивание металлической области, а также к проблемам масштабируемости производства.
Группа Колумбийского Университета предлагает высокопроизводительную и недорогую технологию, которая напрямую интегрирует плоские антенные решетки в текстильные изделия. Исследователи применили новый подход к изготовлению гибких, легких метаповерхностей с длиной волны сантиметра. Они использовали доступные металлические и диэлектрические нити с существующим вязальным оборудованием для производства двух прототипов устройств с отражающей решеткой. В технике плавающего жаккардового вязания для создания узора используются два или более типов нитей: пряжа свободно плавает под тканью, когда не используется, и возвращается на лицевую сторону по мере необходимости для создания желаемого узора.
Объединив текстильное производство и разработку антенн в единый процесс, команда оптимизировала процесс изготовления и устранила распространенные дефекты. Каждый из прототипов метаповерхностей с площадью основания около одного квадратного метра был связан в течение 45 минут. Кроме того, устройства из плоской вязки выдерживали многократную стирку и растягивание.
Исследователи экспериментально показали, что когда металинза работает как приемная антенна, она фокусирует падающую сантиметровую волну в узкое фокусное пятно, а когда она работает как передающая антенна, она преобразует расходящееся излучение от рупорной антенны в волну с плоским волновым фронтом – остронаправленный луч.
В будущих усилиях исследователи будут изучать современные методы вязания для создания более сложных многофункциональных конструкций — тканей с комбинированными дизайнерскими электромагнитными, электронными и механическими откликами. Это может быть использовано для проектирования электронных схем в ткани, которые могут быть приведены в действие для дальнейшего переключения между различными электромагнитными функциями.
Источник материала: https://www.cleanprice.ru/news5577-v-kolumbiyskom-universitete-sozdali-metod-vstraivaniya-ustroystva-peredachi-dannyh-v-vyazannuyu-tkan-/