Elastične antene rastežu granice nosivih uređaja
Istraživači Sveučilišta Penn State izradili su prototip bežičnog, nosivog odašiljača čija se antena skuplja i rasteže s pokretom, bez promjene rezonantne frekvencije
Trenutna istraživanja fleksibilne elektronike utiru put bežičnim senzorima koji se mogu nositi na tijelu i pritom prikupljaju razne medicinske podatke. Ali kamo idu ti podaci? Bez sličnog fleksibilnog uređaja za odašiljanje, ovim bi senzorima bile potrebne žičane veze za prijenos zdravstvenih podataka.
Antena koja se savija, rasteže i komprimira
Međunarodni tim znanstvenika, predvođen ekipom stručnjaka s Penn State College of Engineering, istražuje mogućnosti nosivih, fleksibilnih antena. O svojim su saznanjima objavili i dva rada u Nano-Micro Letters i Materials & Design.
Poput nosivih senzora, i odašiljači bi trebali biti sigurni za upotrebu na ljudskoj koži, funkcionalni na sobnoj temperaturi i sposobni izdržati savijanje, kompresiju i istezanje. Njihova fleksibilnost, međutim, predstavlja jedinstveni izazov: kada se antene stisnu ili istegnu, njihova se rezonantna frekvencija (RF) mijenja i one emitiraju radio signale na valnim duljinama koje se možda neće podudarati s onima koje antena prima.
Promjena geometrije antene mijenja njene performanse. Zbog toga su istraživači poradili na geometrijskoj strukturi koja će omogućiti kretanje, a da frekvencija odašiljanja pritom ostane nepromijenjena. Tako je nastao slojeviti fleksibilni odašiljač.
Nadovezujući se na prethodna istraživanja, istraživači su izradili bakrenu mrežu s uzorkom preklapajućih, valovitih linija. Ova mreža čini donji sloj koji dodiruje kožu i gornji sloj koji služi kao element antene. Gornji sloj steže se i širi po potrebi. Strukturirani postupak stiskanja, izravnavanja i rastezanja poboljšava fleksibilnost i smanjuje fluktuacije RF.
Energija iz radio valova
Prilikom izrade mislilo se i na energetsku učinkovitost. Donji mrežasti sloj sprečava interakciju radio signala s kožom. To sprečava oštećenja tkiva i istovremeno smanjuje gubitak energije uzrokovan tkivom koje degradira signal. Sposobnost antene da održava stalan RF također omogućava odašiljaču da sakuplja energiju iz radio valova, potencijalno smanjujući potrošnju energije iz vanjskih izvora.
Odašiljač, koji može poslati bežične podatke u rasponu od gotovo 100 metara, može lako u sebe integrirati računalne čipove ili senzore. Daljnja istraživanja bit će usmjerena na primjenu sustava u praćenju zdravlja pacijenata i kliničkom liječenju, kao i u proizvodnji i skladištenju energije.
"Prikazali smo snažnu bežičnu komunikaciju u rastezljivom odašiljaču. Prema našim saznanjima, ovo je prva nosiva antena koja pokazuje gotovo potpuno nepromijenjenu rezonantnu frekvenciju u relativno velikom rasponu istezanja", napisali su istraživači.
Ovo je tek početak. Daljnja istraživanja mogla bi dovesti do izrade mreža senzora i odašiljača koji se nose na tijelu te komuniciraju međusobno i s vanjskim uređajima. Trenutno je sve to još u sferi znanstvene fantastike, ali bi moglo postati stvarnost, nadaju se istraživači.
