形状移位器:NC状态创建新的天线品种

天线不仅仅用于听收音机了。它们用于从手机到GPS设备的所有内容。北卡罗来纳州立大学的研究正在彻底改变天线设计领域 - 创建形状转换天线，将门口开放到从公共安全到军事部署的领域的一系列新用途。

现代天线是由铜或其他金属制成的，但它们可以弯曲的速度有局限性 - 以及在完全突破之前多久一次。NC国家科学家使用“可以弯曲，伸展，切割和扭曲”的合金创造天线，并将返回其原始形状，“NC州和共同作者的化学和生物分子工程助理教授Michael Dickey博士说研究。

研究人员将一种由镓和铟组成的合金注入到人类头发宽度的非常小的通道中，这种合金在室温下保持液态状态。这些通道是中空的，就像稻草一样，两端都有开口，但可以是任何形状。一旦合金填满了通道，合金的表面就会氧化，形成一层“表皮”，使合金固定在合适的位置，同时保持其液体性质。

“因为合金仍然是液体，”Dickey说，“它具有包裹它的材料的机械性能。”例如，研究人员将合金注入弹性硅通道中，创造出弹性极高的线状天线，可以操纵成各种形状。Dickey说:“这种灵活性对天线特别有吸引力，因为天线的频率是由它的形状决定的。”“所以你可以通过拉伸这些天线来调整它们。”

虽然这种合金是一种有效的天线，可以用于各种现有的电子设备，但它的耐用性和灵活性也为一系列新的应用打开了大门。例如，一个安装在柔性硅胶外壳中的天线可以用来监测民用建筑，如桥梁。随着桥梁的扩张和收缩，它会拉伸天线——改变天线的频率，并向土木工程师提供有关桥梁状况的无线信息。

灵活性和耐用性也是军事装备的理想特性，因为天线可以折叠或卷成一个小包裹展开，然后再次展开，而不影响其功能。Dickey认为这些新应用是新天线最有可能的用途，因为这种合金比大多数包含天线的消费电子产品中通常使用的铜更贵。

DICKEY的实验室在国家科学基金会补助金下进行了进一步的研究，以更好地了解合金的财产和利用它来创建有用的设备。

该研究由Dickey，NC国家博士生Ju-Hee等，Amit Qusba和Gerard Hayes，NC州本科学生Jacob Thelen和犹他大学教授Gianluca Lazzi博士，他参加了一名教授NC状态。研究，“可逆变形和机械调谐的流体天线”发表在先进的功能材料。

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编辑:研究摘要跟随。

“可逆变形和机械可调流体天线”

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

发表: 2009年11月,先进的功能材料

抽象的：本文介绍了可重新配置，可逆地变形和机械调谐的流体偶极天线的制造和表征。天线由注入含有硅氧烷弹性体的微流体通道的流体金属合金组成。通过采用软光刻，快速原型化方法，流体天线比传统的铜天线更容易制造。流体偶极子通过宽频率范围（1910-1990MHz）升高〜90％，这相当于与诸如铜等固体金属元素的类似偶极子的预期效率。金属，共晶镓铟（Egain）是在室温下的低粘度液体，并且具有薄的氧化物皮肤，其为弹性体通道内的流体提供机械稳定性。因为天线的导电元件是流体，所以天线的机械性能和形状由弹性体通道限定，弹性体通道由聚二甲基硅氧烷（PDMS）构成。天线可以承受机械变形（拉伸，弯曲，轧制和扭转），并在移除施加的应力后返回其原始状态。流体金属在PDMS变形期间流动的能力确保了电连续性。形状，因此，天线的功能是可重新配置的。通过在应变弛豫期间的延伸而没有任何滞后，可以通过伸展天线来机械地调谐谐振频率，并且测量的谐振频率作为应变的函数显示出优异的一致性（+/- 0.1-0.3％误差），其由理论有限元预测 modeling. The antennas are therefore sensors of strain. The fluid metal also facilitates self-healing in response to sharp cuts through the antenna.