根据莱斯大学布朗工程学院的研究人员的说法,由碳纳米管薄膜制成的天线与无线应用的铜一样高效。它们也更坚韧,更灵活,基本上可以涂在设备上。

化学和生物分子工程师Matteo Pasquali的Rice实验室测试了由“剪切排列”的纳米管薄膜制成的天线。研究人员发现,不仅导电薄膜能够与常用铜薄膜的性能相匹配,它们还可以做得更薄,以便更好地处理更高的频率。

应用物理快报中详细介绍的结果推进了实验室之前关于基于碳纳米管纤维的天线的研究。

该实验室的剪切对准天线在主要作者Amram Bengio的科罗拉多州博尔德国家标准与技术研究所(NIST)工厂进行了测试,他进行了研究并撰写了论文,同时在Pasquali实验室获得了博士学位。Bengio自此成立了一家公司,以进一步开发这种材料。

他说,在目标频率为5,10和14千兆赫时,天线很容易与金属对应物保持一致。他说:“我们目前的频率甚至还没有用于今天的Wi-Fi和蓝牙网络,但将用于即将推出的5G天线。”

Bengio指出,其他研究人员认为基于纳米管的天线及其固有特性使他们不能坚持“辐射效率和频率之间的经典关系”,但莱斯试验更精致的电影证明它们是错误的,允许一对一 - 一个比较。

为了制作这些薄膜,Rice实验室在酸性溶液中溶解了纳米管,其中大多数是单壁的,长达8微米。当扩散到表面时,产生的剪切力促使纳米管自对准,这是Pasquali实验室在其他研究中应用的现象。

Bengio表示,尽管气相沉积被广泛用作金属痕量沉积的间歇工艺,但流体相处理方法有助于实现更具可扩展性的连续天线制造。

测试膜的尺寸约为载玻片的尺寸,厚度为1至7微米。纳米管通过强烈吸引力的范德华力保持在一起,这使得材料的机械性能远远优于铜。

研究人员表示,新型天线可能适用于5G网络,也适用于飞机,尤其是无人机,其重量是一个考虑因素; 作为井下石油和天然气勘探的无线遥测门户网站; 以及未来的“物联网”应用程序。

“由于电磁波如何通过太空传播的物理特性存在限制,”Bengio说。“我们在这方面没有改变任何东西。我们正在改变的是,制造所有这些天线的材料比铜更轻,更强,更耐受更广泛的不利环境条件。”

“这是一个很好的例子,说明与国家实验室的合作如何极大地扩大了大学团队的影响范围,”Pasquali说。“如果没有NIST团队的智力参与和实验能力,我们就永远无法完成这项工作。”