Mühendisler Radyo Anteni Gibi Çalışan “Battaniye” Ördüler
Columbia Üniversitesi araştırmacıları, esnek, hafif meta yüzeyler (bir çantaya kolayca katlanabilen ve uzun mesafeli iletişim için kullanılabilen geniş açıklıklı antenler) üretmek için geleneksel bir düz örgü tekniğinin kullanılmasına öncülük ettiler.
Çatılarda gördüğünüz çanak antenler yerine, ultra hafif, taşınabilir ve katlanıp bir çantaya konulabilen süveter veya battaniye gibi bir giysi parçası kullanabileceğinizi hayal edin.
Ağır ve hantal uydu antenleri kullanmak zorunda kalmamak, uzak yerlerde yaşayan ya da seyahat edenler için iletişimi çok daha kolay hale getirecektir.
Columbia Üniversitesi’nden bir mühendis ekibi, taşıması ve yerleştirmesi kolay radyo frekansı (RF) iletişim antenleri oluşturmak için meta yüzeyler (ışığın yayılmasını kontrol edebilen ultra ince optik bileşenler) ve düşük maliyetli, yüksek oranda ölçeklenebilir düz bir örgü platformu konusundaki uzmanlıklarını kullandı.
Çoğu RF anteni, özellikle de reflektör dizileri gibi yüksek yönlü antenler, düz ve sert cihazlardır. Bu cihazlar saf performans açısından muhtemelen her zaman en son teknoloji olarak kalacak olsalar da, genellikle büyük, ağır ve hantaldırlar ve üretimleri pahalı olabilir.
Araştırmacılar, doğrudan tekstil üzerine mürekkep püskürtmeli baskı veya serigrafi baskı ve hatta nakış dahil olmak üzere daha küçük ve daha esnek antenler üretmenin yollarını araştırıyorlar.
Ancak bu yöntemlerde iletken malzeme, kumaşın üretim süreci sırasında kumaşa entegre edilmek yerine mevcut tekstile ekleniyor. Bu da metal alanın delaminasyonu veya çatlaması gibi sorunlara yol açıyor.
Yu’nun grubu, düzlemsel anten dizilerini doğrudan tekstil ürünlerine entegre etmek için yüksek verimli ve düşük maliyetli bir teknoloji yaratmaları gerektiğini fark etti.
Bu nedenle, desenli tekstil üretiminin en yaygın yöntemleri olmasına rağmen, özel bir elektromanyetik tepkiye sahip karmaşık anten dizileri üretmenin bir yolu olarak keşfedilmemiş olan örme ve dokumayı keşfetmeye karar verdiler.
Anten nasıl bağlanıyor?
Araştırmacılar, esnek ve hafif santimetre dalga boylu meta yüzeyler imal etmek için yeni bir yaklaşım benimsedi. Eski bir float-jacquard örme tekniği kullanan araştırmacılar, iki prototip yansıtıcı cihaz (bir meta yüzey lensi (metalens) ve girdap ışınları üreten bir cihaz) yapmak için ticari olarak temin edilebilen metalik ve dielektrik iplikler ve örme ekipmanı kullandılar.
Float-jacquard örme tekniği, bir desen oluşturmak için iki veya daha fazla iplik türü kullanır: iplik kumaşın altına serbestçe girer ve istenen desen oluşturulurken ön taraftan geri çıkar.
Ekip, tekstil üretimini ve “anten” desenini tek bir süreçte birleştirerek üretim sürecini basitleştirdi ve kumaş bazlı antenlerdeki yaygın kusurları ortadan kaldırdı.
“Tekstil meta yüzeylerimizi yapmak için kullanılan float-jacquard örgü tekniği, annemin benim için süveter örerken kullandığı tekniğe tıpatıp benziyor.
Çocukken giydiğim, göğsünde beyaz kedicikler olan mor süveterimi hala hatırlıyorum; süveterin içini incelediğimde beyaz paralel iplikler gördüğümü hatırlıyorum – şamandıralar” dedi.
Bu karmaşık RF antenlerinin mevcut aletlerle kolayca yapılabileceğini belirtti: “Modern telekomünikasyonun bazı ihtiyaçlarını karşılamak için çok eski ve çok köklü bir triko endüstrisini kullanabiliriz.”
Araştırmacılar, örme battaniyenin metal elemanının bir alıcı anten olarak çalıştığında, gelen santimetre dalgayı dar (kırınım sınırlı) bir odak noktasına odakladığını ve bir verici anten olarak çalıştığında, bir boynuz antenden (geleneksel bir radyo frekansı kaynağı) gelen ıraksak radyasyonu düz bir dalga cephesine sahip bir dalgaya – yönlü bir ışına dönüştürdüğünü deneysel olarak göstermiştir.
Bilim insanları daha karmaşık dalga cephesi oluşumu sorunlarını çözme olasılığını göstermişlerdir: girdap ışını üreten bir meta yüzey bir girdap ışını yaratır – tirbuşon şeklinde bir dalga cephesine sahip bir ışın.
Dalga cephesinin özellikleri nedeniyle vorteks ışını bağımsız bir bilgi kanalı taşıyabilir, bu nedenle bir vorteks ışını ve düz bir dalga cephesine sahip bir ışın birlikte kullanıldığında iletişim kanalını iki kat daha verimli hale getirebilir.
Araştırmacılar, yüksek kazançlı ve birkaç metre çapında bir açıklığa sahip, ancak hafif ve iletişim uyduları için uygun “örme” antenler kullanmayı planlıyor.
“Bu cihazların piyasada bulunan hazır iplikler ve bilinen üretim teknikleri kullanılarak yapıldığını vurgulamak önemlidir” diyen Yu, sözlerini şöyle sürdürdü: ”Eminim örgü ustaları estetik ve işlevselliği bir araya getirmenin dahiyane yollarını bulacaklardır; örneğin mor bir kazakta sadece kedi şapkası değil aynı zamanda WiFi sinyal güçlendirici de bulunacaktır.”
Derleyen: Feyza ÇETİNKOL
Kaynak: Mühendisler Radyo Anteni Gibi Çalışan “Battaniye” Ördüler