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科學家開發可變化各種形狀的微流體液態天線

上網時間: 2009年12月08日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:液態天線  無線  形狀 

在可攜式無線通訊裝置的天線已經變成隱藏式之後,天線設計專家已經轉向開發可撓式的金屬製模組,但任何一種固態金屬都有可能因為太長彎折而斷裂。現在有一種液態天線(liquid antennas),能在不施加壓力的狀態下變化成各種形狀,彎折也不會導致材料疲勞,甚至能在被裁斷之後自我修復。

透過在軟性塑膠基板內蝕刻微流體通道(micro-fluidic channels),研究人員展示了一種創新的、能製造可順應環境改變形狀的高可靠度天線之液態技術。該研究是由美國北卡羅萊那州立大學(North Carolina State University)教授Michael Dickey與猶他州大學(University of Uta)教授Gianluca Lazzi共同合作進行。

Dickey表示,該液態天線的關鍵材料是鎵(gallium),因為該元素的氧化物會產生一層「皮膚」,讓液態金屬在微流體通道中維持穩定。接下來,在鎵金屬中加入銦(indium),就能在室溫下維持其液態。鎵與銦的價格與銅相較昂貴許多,但Dickey表示,由於該天線是為可攜式無線設備設計,尺寸很小,所以成本也不過幾美分。

在測試中,液態天線是包裹在塑膠基板蝕刻出的微流體通道內,而該種天線不但能被彎曲成任意形狀,甚至可在被截斷時自我修復。「我們的天線能在伸展、彎折、捲曲或扭轉的同時,維持連續不變的導電性;」Dickey表示:「透過使用微影(lithographic)製程,這種天線能像是傳統銅製天線那樣容易生產。」

研究人員所展示的天線原型,是將液態鎵銦金屬灌注在聚二甲基矽氧烷(polydimethylsiloxane,PDMS)基板內的微流體通道中;在1910~1990MHz頻率範圍的測試中,該種天線的效率與銅線相當,可達到約九成。


該種天線的創新用法之一,是可透過將其PDMS基板伸展不同的長度來進行調諧,使其可當做超高敏感度的應變計(strain gauge)來使用。在這方面的應用上,研究人員計劃在可撓性的矽膠外殼內製作微流體通道,再將之嵌入建築物或橋樑的牆面內,如此就可監測建築結構的安全性。此外該種天線也能被嵌入背包等裝備,提供軍事領域的應用。

(參考原文: Researchers develop microfluidic liquid antenna ,by R. Colin Johnson)





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