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由電壓控制的可重構(gòu)液態(tài)金屬天線
發(fā)布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司bt990.com.cn
更新時(shí)間：2015-09-18
北卡州立大學(xué)(NCSU)的研究人員開(kāi)發(fā)出一種由電壓控制的可重構(gòu)液態(tài)金屬天線，并將其結(jié)果發(fā)表在《應(yīng)用物理》上。
?自液態(tài)金屬發(fā)現(xiàn)以來(lái)，研究者們極力將其應(yīng)用于電子領(lǐng)域，但由于電子設(shè)備的外部泵不能方便地集成到電子系統(tǒng)內(nèi)，影響了這種電子設(shè)備的發(fā)展和應(yīng)用。
近來(lái)，北卡州立大學(xué)(NCSU)的研究人員開(kāi)發(fā)出一種由電壓控制的可重構(gòu)液態(tài)金屬天線，并將其結(jié)果發(fā)表在《應(yīng)用物理》上。
團(tuán)隊(duì)的工作靈感來(lái)源于NCSU化學(xué)與生物分子工程系Michael?Dickey教授領(lǐng)導(dǎo)的液態(tài)金屬研究團(tuán)隊(duì)觀察到的現(xiàn)象。通過(guò)將電極放置在液態(tài)金屬和電解質(zhì)之間的接口處，可以使液態(tài)金屬在正電壓或者負(fù)電壓的控制下進(jìn)行擴(kuò)散。
通常情況下，天線的導(dǎo)電路徑和長(zhǎng)度是天線某些屬性（如工作頻率和輻射模式）形成的關(guān)鍵。NCSU電子與計(jì)算機(jī)工程系的教授助理Jacob?Adams指出：“相比于實(shí)用固定導(dǎo)線，液態(tài)金屬（如共晶鎵和銦）天線可以調(diào)節(jié)天線的形狀以及其他性能?！?/span>
那么，如何研制出由電壓控制的可調(diào)諧天線呢?該研究團(tuán)隊(duì)利用電化學(xué)反應(yīng)縮短或者延長(zhǎng)液態(tài)金屬的燈絲，從而改變天線的工作頻率。在小正電壓的作用下，金屬流入毛細(xì)血管，在小負(fù)電壓的作用下，金屬退出毛細(xì)管。
Adams指出：“正電壓通過(guò)電化學(xué)沉積法沉積金屬，降低氧化物的表面張力，負(fù)電位氧化金屬，增加氧化物的表面張力。正負(fù)電壓的差異改變了金屬的表面張力，從而決定液態(tài)金屬的流動(dòng)方向。通過(guò)外加電壓的控制，消除或者重新生成氧化膜，促使液態(tài)金屬在毛細(xì)管中流入或流出。就像液態(tài)金屬的電化學(xué)泵一樣，我們稱之為‘電化學(xué)控制毛細(xì)現(xiàn)象’?！?/span>
雖然使用帶有電子開(kāi)關(guān)的固體導(dǎo)體，固定天線的性能可以在一定程度上進(jìn)行調(diào)節(jié)，但是相比之下，液態(tài)金屬大大增加天線可調(diào)整的工作頻率范圍，增加幅度是電子開(kāi)關(guān)固定天線的至少兩倍。
在移動(dòng)設(shè)備中，液態(tài)金屬天線具有巨大的潛在應(yīng)用價(jià)值。Adams指出：“移動(dòng)設(shè)備的尺寸在不斷的減小，新興的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)需要一個(gè)巨大的小型無(wú)線系統(tǒng)。隨之，服務(wù)設(shè)備的數(shù)量必須能夠保證產(chǎn)業(yè)的供應(yīng)，對(duì)天線的頻帶范圍和射頻前端也提出了要求。其實(shí)真正的移動(dòng)系統(tǒng)中天線設(shè)計(jì)的挑戰(zhàn)存在于天線尺寸和操作帶寬之間的矛盾作用。”
這就是為什么可調(diào)諧天線具有極高的需求度:他們可以小型化發(fā)展，適應(yīng)近場(chǎng)加載問(wèn)題。如證所周知的iPhone?4按下底鍵會(huì)漏掉電話的“死亡之按”問(wèn)題一樣。相比傳統(tǒng)的固定天線相比，液態(tài)金屬天線系統(tǒng)的巨大優(yōu)勢(shì)使它也適用于其他組件，如可調(diào)濾波器。
接下來(lái)，研究人員要對(duì)可調(diào)諧液體金屬元素進(jìn)行探究。Adams：”目前還需要進(jìn)一步研究表面氧化物對(duì)金屬表面張力的影響，以進(jìn)一步提高液態(tài)天線的重構(gòu)效率和速度?！?/span>
從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，Adams和他的同事們希望最大程度的控制液態(tài)金屬的形狀——這種控制不僅在一維毛細(xì)血管中，甚至在二維表面，使用液態(tài)天線獲得任何想要的天線形狀。這將極大程度的發(fā)揮天線的電磁特性，以此執(zhí)行更多的功能。
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