Cette antenne se plie mais ne cassera pas

Des ingénieurs de la North Carolina State University ont créé une antenne hautement efficace, flexible et auto-réparatrice en utilisant un alliage métallique qui est un liquide à température ambiante.

Retrousser: L'antenne continue de fonctionner même lorsqu'elle est repliée.

La plupart des matériaux qui entrent dans les appareils électroniques sont cassants, inflexibles et sujets aux dommages, y compris le cuivre le plus souvent utilisé pour fabriquer des antennes. La nouvelle antenne à métal liquide pourrait faciliter l'envoi et la réception de données provenant de l'électronique flexible. Les utilisations possibles incluent des capteurs incorporés dans des vêtements ou d'autres textiles, du papier électronique souple ou des dispositifs biomédicaux implantables.

Michael Dickey , professeur adjoint de génie chimique et biomoléculaire à NC State, travaillait avec un alliage gallium-indium, qui est liquide à température ambiante, recherchant comment il se comporte dans les microcanaux en vue d'applications de fabrication électronique. À la recherche d'autres utilisations possibles, il a eu l'idée de fabriquer une antenne flexible. En collaboration avec l'ingénieur électricien Gianluca Lazzi –alors à NC State, maintenant président du département de génie électrique et informatique de l'Université de l'Utah–Dickey et ses étudiants ont utilisé l'alliage et un polymère flexible commun appelé polydiméthylsiloxane (PDMS) pour fabriquer une simple antenne dipôle–essentiellement une tige droite , comme les antennes à oreilles de lapin à l'ancienne utilisées pour la télévision analogique.

Les chercheurs ont versé du PDMS liquide dans un moule qui lui a laissé un seul canal interne une fois durci. Ils ont ensuite injecté le mélange gallium-indium liquide dans le canal et l'ont scellé. Tout est assez simple, dit Dickey.

Les chercheurs du laboratoire de Lazzi ont testé les performances de l'antenne et ont découvert qu'ils pouvaient créer un contact électrique avec l'appareil simplement en plongeant un fil dans le liquide, éliminant ainsi le besoin de soudure. En laboratoire, l'antenne rayonnait sur une large gamme de fréquences à environ 90 % d'efficacité, ce qui équivaut à l'efficacité d'une antenne similaire en cuivre. C'est la première chose qui nous a surpris, dit Lazzi. L'antenne est également restée fonctionnelle pendant que les ingénieurs l'ont pliée, tordue et pliée en deux ; ils l'ont même étiré de 40 pour cent supplémentaires au-delà de sa longueur normale. Lorsque la contrainte a été relâchée, le PDMS a repris sa forme d'origine.

Cependant, lorsque la longueur de l'antenne est modifiée en l'étirant, l'appareil répond à différentes fréquences d'ondes radio. L'étirement de l'appareil de huit millimètres a décalé sa réponse maximale de plus de 200 mégahertz. Lazzi dit que cela pourrait être une nouvelle façon de régler l'antenne ou de créer une combinaison antenne-capteur. Intégrée dans des machines ou dans une structure en béton telle qu'un pont, l'antenne pourrait surveiller sa tension au fil du temps.

Changeur de forme : Une antenne flexible est constituée de métal liquide injecté dans des microcanaux dans un polymère extensible.

L'antenne en métal liquide pourrait également se guérir lorsqu'elle est endommagée. Lorsqu'il est exposé à l'air, l'alliage forme une fine couche oxydée qui l'empêche de s'écouler librement. Sachant cela, Dickey a coupé l'antenne avec une lame de rasoir pour tester sa capacité à guérir. La couche d'oxyde maintenait le métal liquide à l'intérieur du PDMS, et une fois le rasoir retiré, dans de nombreux cas, les deux extrémités reformaient spontanément un seul fil conducteur. Dans les autres cas, les chercheurs ont dû presser les extrémités coupées ensemble pour rétablir une connexion.

Dickey dit qu'il serait facile de produire en masse ce genre d'antenne : une feuille entière de formulaires PDMS pourrait être faite à la fois et ensuite découpée en dispositifs individuels. Les chercheurs évaluent également d'autres polymères, car le PDMS pourrait interférer avec l'efficacité de certaines formes d'antennes, telles que les boucles, les hélices ou les patchs utilisés plus couramment dans les appareils de communication tels que les téléphones portables et les émetteurs-récepteurs radio ou TV. En outre, selon Dickey, d'autres polymères pourraient permettre aux antennes de s'étirer encore plus que le PDMS avant de se déchirer.

Les chercheurs qui développent l'électronique flexible s'intéressent aux possibilités ouvertes par la nouvelle antenne. C'est une façon très intelligente de résoudre un problème important, disons John Rogers , professeur d'ingénierie à l'Université de l'Illinois à Urabana-Champaign qui développe des matériaux souples pour l'électronique flexible et extensible.

Juan Hinestroza , professeur adjoint de science de la fibre à l'Université Cornell, soulève l'idée d'incorporer des antennes Bluetooth ou de téléphone portable dans les vêtements. En raison de la flexibilité, il y aura des effets négligeables sur les propriétés de drapage du matériau, et l'antenne peut passer inaperçue pour les observateurs et le porteur, dit-il.

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