Escuche la palabra "antena" y podría pensar en orejas de conejo en la parte superior de un televisor viejo o en el cable que recoge las señales de radio de un automóvil. Pero una antena puede ser mucho más pequeña, incluso invisible. No importa su forma o tamaño, una antena es crucial para la comunicación, transmitir y recibir señales de radio entre dispositivos. A medida que la electrónica portátil se vuelve cada vez más común, las antenas deben, también.

Monitores portátiles, ropa inteligente flexible, Los sensores industriales y médicos serán mucho más efectivos si sus antenas son livianas y flexibles, y posiblemente incluso transparentes. Nosotros y nuestros colaboradores hemos desarrollado un tipo de material que ofrece muchas más opciones para conectar antenas a dispositivos, incluida la pintura con aerosol en paredes o ropa.

Nuestro laboratorio de ciencia de materiales se centra en nanomateriales, que son más de 100, 000 veces más delgado que un cabello humano. En 2011, Los investigadores del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la Universidad de Drexel desarrollaron una forma de combinar metales con átomos de carbono o nitrógeno para crear un material de unos pocos átomos de espesor. muy fuerte y bueno para conducir electricidad. Llamamos a estos materiales MXenes (pronunciado "maksens"), y podemos hacerlos con diferentes metales, incluido el titanio, molibdeno, vanadio y niobio.

Nuestro trabajo más reciente ha identificado que mezclar MXenes con agua nos permite rociar antenas en cualquier superficie, incluyendo una pared de ladrillos o una ventana de vidrio, e incluso use una inyección de tinta para imprimir una antena en papel. Esto crea nuevas oportunidades para los más pequeños, encendedor, antenas más flexibles para acompañar dispositivos que también están fabricados con materiales más variados y versátiles.

Las antenas no están en todas partes, todavía

Los relojes inteligentes y los llaveros electrónicos para automóviles pueden parecer avanzados, pero los investigadores están trabajando en muchas más opciones, incluidas las batas de hospital que pueden detectar la frecuencia cardíaca y respiratoria de los pacientes, y puntos de sutura que controlan la cicatrización después de la cirugía. También necesitarán antenas, que son estériles, flexible, fuerte e incluso lavable a máquina.

Otro tipo de antena se abre camino en el mundo, también. Muchas tarjetas de crédito y débito, así como pasaportes estadounidenses, contienen lo que se llama etiquetas RFID, diminutos chips electrónicos que llevan información identificativa y la transmiten a sensores que validan transacciones o certifican la identidad del portador del documento.

Las etiquetas RFID se utilizan aún más comúnmente en la industria, seguimiento de componentes en procesos de fabricación, cajas y contenedores individuales en grandes envíos e incluso controlando el acceso de los trabajadores a áreas específicas de una oficina o fábrica.

Una amplia gama de usos.

Desde el descubrimiento de MXenes de Drexel en 2011, investigadores de todo el mundo han estado probando cómo funcionan en una variedad de tareas. Algunos de los primeros éxitos han incluido dispositivos de almacenamiento de energía, blindaje contra interferencias electromagnéticas, filtración de agua, detección química, refuerzo estructural, tratamiento del cáncer y separación de gases.

Todos estos enfoques aprovechan las propiedades físicas y eléctricas de los MXenes:son transparentes a la luz, eléctricamente conductivo, químicamente estable y fuerte.

Pulverización simple

Hemos estado explorando cómo usar otro atributo físico que tienen los MXenes:les encanta el agua. Cuando mezclamos láminas de carburo de titanio bidimensional MXene con agua, obtenemos una tinta estable a base de agua. Podemos rociar o imprimir esa tinta en cualquier superficie, y cuando el agua se evapora, lo que queda son capas de MXene, una antena MXene.

Cuando hacemos esto con un MXene de carburo de titanio, la antena resultante es muy buena para transmitir y dirigir ondas de radio, incluso cuando se aplica en una capa muy fina. Nuestras pruebas iniciales sugieren que puede funcionar tan bien como las antenas de oro más utilizadas, plata, cobre o aluminio. Y porque es mucho más delgado, una antena MXene puede ser eficaz en espacios demasiado pequeños para otros materiales de antena, incluso tan pequeños como una milésima parte del grosor de una hoja de papel.

Comparando con otras antenas

Cuando hicimos las antenas MXene un poco más gruesas, más como una décima parte del grosor de una hoja de papel, aún podía superar a las antenas hechas de otras antenas basadas en nanomateriales de alta tecnología, incluidos los nanotubos de carbono, tinta de grafeno y nanoplata.

Además, las antenas MXene fueron mucho más fáciles de hacer. Otros procesos de fabricación de nanomateriales requieren mezclar los ingredientes con capacidad electrónica con otros materiales para ayudarlos a adherirse entre sí. y calentarlos todos juntos para fortalecer sus interconexiones. Nuestras antenas MXene se fabrican en dos pasos:Mezclar los MXenes con agua, y rocíelo con un aerógrafo.

Esto significa que las antenas se pueden rociar con aerógrafo en casi cualquier lugar, por casi cualquiera, para casi cualquier propósito. Este nuevo tipo de material abre una amplia gama de nuevas posibilidades para los dispositivos electrónicos que pueden estar en cualquier lugar y aun así comunicarse de manera efectiva.

Este artículo se ha vuelto a publicar de The Conversation con una licencia de Creative Commons. Lea el artículo original.