生物帮 生命科学网-生物技术、科学门户网站|为生物科学技术领域提供动力！新天线非常薄，可以将其喷洒到位，因此也足够坚固，可以在第五代(5G)移动设备将使用的带宽上提供强信号。Drexel大学的研究人员最近报告了由一种新型的二维材料MXene制成的天线的性能结果，该结果可能会对移动，可穿戴和连接的“物联网”技术造成损害。
MXene天线已经在Drexel研发了两年多了，其性能已经与当今市场上大多数移动设备中的铜质天线相差无几，但它的好处是厚度和厚度仅是其一小部分。重量。
“通信性能与超薄，灵活性和耐用性的结合为天线技术树立了新标准，”著名大学的尤里·戈格西(Yury Gogotsi)博士和德雷克塞尔工程学院的巴赫材料科学与工程学教授是该技术的专家。关于MXene天线的论文的主要作者最近发表在“高级材料”杂志上。“虽然铜天线在相当长的一段时间内一直是性能上最好的天线，但是它们的物理局限性阻止了互联和移动技术取得许多人所预料的巨大飞跃。由于其独特的特性，MXene天线可以起到推动作用。在物联网技术发展中扮演重要角色。”
尽管移动通信公司目前正处于引入5G技术的风口浪尖，该技术可以利用电信频谱中较少使用的部分来实现更快的数据传输，但它很可能成为新技术的标准操作范围。
除了达到性能能力之外，未来设备的天线还必须能够在电话和计算机电路板以外的各种环境中很好地适应自己。根据Gogotsi的说法，这使得MXene成为新天线的吸引人的材料，因为它可以喷涂，丝网印刷或喷墨印刷到几乎任何基板上，并且在不牺牲性能的情况下仍保持柔韧性。
由Drexel大学的研究人员开发的超薄喷涂MXene天线的性能与目前在第五代电信技术中使用的天线相当。图片来源：德雷克塞尔大学(韩美康)
AJ Drexel纳米材料研究所的博士后研究员Meikang Han博士说：“通常，铜天线阵列是通过蚀刻印刷电路板制造的，这在柔性基板上很难进行。”研究表明：“这使MXene具有明显的优势，因为它分散在水中以产生墨水，可以将其喷洒或打印到建筑物的墙壁或柔性基板上，从而制成天线。”
在论文中，Gogotsi及其合作者，包括德雷克塞尔工程学院电气与计算机工程系教授E. Warren Colehower教授，包括加里·弗里德曼(Gary Friedman)博士和卡皮尔·丹德卡(Kapil Dandekar)博士，在报告中作了汇报。三套喷涂MXene天线的性能，它们比同类铜天线薄7-14倍，轻15-30倍，甚至比油漆薄。他们在实验室和开放环境中测试了天线，以评估天线将功率转换为定向波的效率(增益，辐射效率和方向性)的关键性能指标。他们在电信常用的三种射频上进行了测试，其中包括5G设备的目标工作频率中的一种。
在每种情况下，MXene天线的性能都在铜制天线的5%之内，并且性能随天线厚度的增加而提高。性能最佳的MXene贴片天线大约是标准铜质天线厚度的七分之一，其效率是在开放环境中以16.4 GHz频率运行的铜质天线的99%。MXene的效率也比在5G带宽中运行的铜的效率高98%。
它们的性能超过了考虑用于天线的其他几种新材料的性能，包括银墨，碳纳米管和石墨烯。而且，更重要的是，当MXene天线经受多达5,000次弯曲循环时，这些性能数字并没有放弃-耐久性远远超过其同类材料。
Gogotsi说：“ MXene在制造业中的可扩展性和环境可持续性已得到很好的确立，对于使这种材料现在能够以当今市场上最好的材料的速度达到性能目标，无疑是一项重大发展。” “随着我们继续测试各种涂层图案和技术，同时进一步优化MXene材料的成分，我希望它们的性能将继续提高。”
