Tufts University의 엔지니어들은 보다 효율적으로 제작할 수 있는 새로운 방법을 개발했습니다. 재료 전자파 에너지와 상호작용할 때 비정상적인 방식으로 작동하며 통신, GPS, 레이더, 모바일 장치 및 의료 장치에 잠재적인 영향을 미칩니다. 메타물질로 알려진 이 물질은 이론적으로 물체 주변의 에너지를 구부려 보이지 않게 만들거나, 에너지 전달을 집중된 빔에 집중하거나, 흡수를 재구성하는 카멜레온과 같은 능력을 가질 수 있기 때문에 때때로 "불가능한 물질"이라고도 불립니다. 또는 다른 주파수 범위의 전송.
이 혁신은 저비용 잉크젯 프린팅을 사용하여 메타 물질을 구성하여이 방법을 광범위하게 액세스하고 확장 할 수 있도록하는 동시에 대형 순응성 표면에 적용하거나 생물학적 환경과의 인터페이스와 같은 이점을 제공합니다. 또한 유기 폴리머가 메타 물질의 특성을 전기적으로 "조정"하는 데 사용할 수 있다는 첫 번째 데모이기도합니다.
전자기 메타 물질과 메타 표면 (XNUMX 차원 대응 물)은 특이한 방식으로 전자기파와 상호 작용하는 복합 구조입니다. 재료는 영향을 미치는 에너지의 파장보다 작은 작은 구조로 구성되어 반복 패턴으로 조심스럽게 배열됩니다. 정렬 된 구조는 기존 재료가 제공하는 가능성을 뛰어 넘는 파동을 차단, 강화, 반사, 전송 또는 구부릴 수있는 독창적 인 거울, 렌즈 및 필터를 설계 할 수있는 고유 한 파동 상호 작용 기능을 표시합니다.
Tufts 엔지니어는 전도성 폴리머를 기판으로 사용하여 메타 물질을 제작 한 다음 특정 패턴의 전극을 잉크젯 인쇄하여 마이크로파 공진기를 생성했습니다. 공진기는 흡수 또는 전송되는 에너지 주파수를 필터링하는 데 도움이되는 통신 장치에 사용되는 중요한 구성 요소입니다. 인쇄 된 장치는 변조기가 필터링 할 수있는 주파수 범위를 조정하기 위해 전기적으로 조정할 수 있습니다.
마이크로파 스펙트럼에서 작동하는 메타 물질 장치는 통신, GPS, 레이더 및 모바일 장치에 광범위하게 적용될 수 있으며, 여기서 메타 물질은 신호 감도와 전송 전력을 크게 높일 수 있습니다. 이 연구에서 생성 된 메타 물질은 박막 유기 폴리머의 생체 적합성 특성으로 인해 효소 결합 센서를 통합 할 수 있고 고유 한 유연성으로 인해 장치를 사용에 적합한 순응 가능한 표면으로 만들 수 있기 때문에 의료 기기 통신에도 적용될 수 있습니다. 몸에 또는 몸에.
"우리는 전자기 스펙트럼의 마이크로파 영역에서 작동하는 메타 표면 및 메타 장치의 특성을 전기적으로 조정할 수있는 능력을 입증했습니다."라고 Tufts University School of Engineering의 엔지니어링 교수 인 Fiorenzo Omenetto가 말했습니다. 재료가 만들어진 Tufts Silklab 및 연구의 교신 저자. "우리의 작업은 복잡하고 값 비싼 재료 및 제조 공정에 크게 의존하는 현재의 메타 장치 기술과 비교할 때 유망한 단계를 나타냅니다."
연구팀이 개발 한 튜닝 전략은 인쇄 및 코팅과 같은 대량 확장 기술을 통해 다양한 기판에 처리 및 증착 할 수있는 박막 재료에 전적으로 의존합니다. 기판 폴리머의 전기적 특성을 조정하는 기능을 통해 저자는 기존의 비금속 재료 (<5)에서 가능하다고 가정했던 것보다 훨씬 더 넓은 범위의 마이크로파 에너지와 최대 더 높은 주파수 (0.1GHz) 내에서 장치를 작동 할 수있었습니다. GHz).
나노 미터 규모의 파장을 갖는 가시광 선용 메타 물질의 개발은 그 규모로 미세한 하부 구조 배열을 만드는 기술적 과제로 인해 아직 초기 단계에 있지만, 센티미터 규모의 파장을 갖는 마이크로파 에너지 용 메타 물질은, 일반적인 제조 방법의 해상도에 더 순응합니다. 저자는 제작 박막 전도성 고분자에 잉크젯 인쇄 및 기타 형태의 증착을 사용하여 설명하는 방법은 전자기 스펙트럼의 더 높은 주파수에서 작동하는 메타 물질의 한계를 테스트하기 시작할 수 있습니다.