形状转换器：NC州创造了新的天线品种

天线不再只是用来听收音机。从手机到GPS设备，它们被广泛应用。北卡罗来纳州立大学的一项研究使天线设计领域发生了革命性的变化——创造出可变形天线，为公共安全到军事部署等领域的许多新用途打开了大门。

现代天线由铜或其他金属制成，但在天线完全断裂之前，其弯曲程度和频率是有限制的。北卡州立大学的科学家们已经用一种合金制造出了天线，这种合金“可以弯曲、拉伸、切割和扭曲，并能恢复原来的形状，”北卡州立大学化学和生物分子工程助理教授、这项研究的合著者迈克尔·迪基博士说。

研究人员通过注入由金属镓和铟的合金来制造新的天线，该合金在室温下保持液体形式，进入非常小的通道人头的宽度。通道是空心的，就像一根稻草，在任一端的开口 - 但可以是任何形状。一旦合金填充了通道，合金的表面氧化，形成一个将合金的“皮肤”固定在适当位置，同时使其保持其液体性质。

“因为合金仍然是液体，”Dickey说，“它需要封装材料的机械性能。”例如，研究人员将合金喷射到弹性硅树脂通道中，形成丝网天线，其具有令人难以置信的弹性，并且可以被操纵成各种形状。“这种灵活性对于天线特别有吸引力，因为天线的频率由其形状决定，”Dickey说。“所以你可以通过伸展它们来调整这些天线。”

虽然合金使得可用于各种现有电子设备的有效天线，但其耐用性和灵活性也为一系列新应用打开了门。例如，柔性硅树脂中的天线可用于监测公用结构，例如桥梁。随着桥梁的扩展和收缩，它将延长天线 - 改变天线的频率，并无线地向桥接的条件提供土木工程师信息。

灵活性和耐用性也是军事装备的理想特点，因为天线可以折叠或卷成一个小包装以进行部署，然后再次展开没有任何影响其功能。DICKEY认为这些新应用是新天线最有可能的用途，因为合金比通常用于包含天线的大多数消费电子产品的铜更昂贵。

在美国国家科学基金会的资助下，迪基的实验室正在进行进一步的研究，以更好地了解这种合金的性能，并利用它来制造有用的设备。

该研究由Dickey、北卡罗来纳州立大学的博士生Ju-Hee So、Amit Qusba和Gerard Hayes、北卡罗来纳州立大学的本科生Jacob Thelen和犹他大学教授Gianluca Lazzi博士共同撰写，他们在北卡罗来纳州立大学担任教授时参与了这项研究。“可逆变形和机械可调流体天线”的研究发表在先进功能材料．

希普曼-

编辑注：研究摘要如下。

可可逆变形和机械可调射流天线

作者: Ju-Hee So, Jacob Thelen, Amit Qusba, Gerard J. Hayes和Michael D. Dickey，北卡罗莱纳州立大学;Gianluca Lazzi，犹他大学

发表：2009年11月，先进功能材料

文摘:本文描述了可重构、可可逆变形和机械可调的流体偶极子天线的制作和特性。天线由注入到硅酮弹性体组成的微流体通道中的流体金属合金组成。通过采用软光刻、快速成型的方法，流体天线比传统的铜天线更容易制作。流体偶极子在较宽的频率范围(1910-1990 MHz)辐射效率为~90%，这与固体金属元素(如铜)的类似偶极子的预期效率相当。这种金属，共晶镓铟(EGaIn)，在室温下是一种低粘度液体，并具有一层薄薄的氧化皮，为弹性通道内的流体提供机械稳定性。由于天线的导电元件是一种流体，天线的力学性能和形状由由聚二甲基硅氧烷(PDMS)组成的弹性通道确定。天线可以承受机械变形(拉伸、弯曲、滚动和扭转)，并在消除外加应力后恢复到原来的状态。流体金属在PDMS变形时流动的能力确保了电气连续性。天线的形状和功能是可重构的。在应变松弛过程中，天线可以通过拉伸而不产生迟滞，从而实现共振频率的机械调谐，测量的谐振频率作为应变的函数与理论有限元模型预测的谐振频率具有很好的一致性(±0.1-0.3%的误差)。 The antennas are therefore sensors of strain. The fluid metal also facilitates self-healing in response to sharp cuts through the antenna.