Исследователи из Университета Дрекселя и Университета Британской Колумбии объединили древнее японское искусство киригами с современными материалами, создав антенну, способную менять частоту передачи, просто изменяя свою форму. Исследование опубликовано в Nature Communications.
![]()
Фото из открытых источников
Киригами, в отличие от оригами, включает не только складывание, но и вырезание бумаги, что позволяет создавать сложные трёхмерные конструкции. Эта техника, изначально предназначенная для художественных целей, теперь находит применение в самых разнообразных областях, включая архитектуру и робототехнику. Команда исследователей использовала киригами, чтобы превратить обычный лист ацетата, покрытый специальными проводящими чернилами, в гибкую трёхмерную антенну, способную передавать и принимать микроволновые сигналы.
Соавтор исследования, доктор Юрий Гогоци отметил, что киригами является естественной моделью производственного процесса, позволяя создавать сложные формы из одного двухмерного материала. Это открывает новые возможности для антенной промышленности, где традиционные устройства требуют сложных электронных компонентов для изменения своей формы и функциональности.
Антенны в стиле киригами обеспечивают лёгкость, гибкость и прочность, что крайне важно для таких областей, как мягкая робототехника и аэрокосмическая отрасль. Они могут выдерживать перемещения и воздействие окружающей среды, что делает их идеальными для использования в сложных условиях.
Ключевым элементом успеха стали чернила MXene — проводящий материал, разработанный в Дрексельском университете. Эти чернила позволили создать частотно-селективные узоры, которые легли в основу уникальных возможностей антенны. Исследователи использовали технику киригами для создания точных разрезов в ацетате, что позволяло антенне изменять свою конфигурацию и, соответственно, частоту передачи.
Антенны-киригами продемонстрировали свою эффективность в трёх частотных диапазонах: 2–4 ГГц, 4–8 ГГц и 8–12 ГГц. Более того, изменение геометрии подложки позволяет перенаправлять волны от каждого резонатора, что позволяет создавать новые коммуникационные технологии и датчики, способные отслеживать состояние зданий и инфраструктуры.
Во время испытаний было зафиксировано смещение частоты на 400 МГц при деформации антенны под нагрузкой, что свидетельствует о её потенциале как датчика нагрузки, предоставляющего данные о целостности конструкций в режиме реального времени.
Команда исследователей собирается продолжить эксперименты с новыми формами и материалами, стремясь оптимизировать работу антенн-киригами. Соавтор исследования Омид Никсан отметил, что новые исследования помогут раскрыть ещё больший потенциал этой технологии.
