莱斯大学研制与铜相似性能的纳米管纤维天线

发布时间：2017/11/2 0:06:39

根据莱斯大学的研究人员所说，由以碳纳米管制成的光纤作为无线天线的性能可以和铜线天线一样好，且同时重量能轻20倍之多。这种天线在同时对质量和灵活性有要求的航空航天和可穿戴电子产品的应用上具备更强的实用性。这项研究发表在应用物理快报上。

这个发现为莱斯大学实验室的化学家和化学工程师Matteo Pasquali所研发的强而轻的碳纳米管纤维提供了更多的应用潜力。该实验室于2013推出了*种制造高导电性碳纳米管纤维的实用方法，并从那时开始对其进行了脑部植入和心脏手术等应用方向的试验。

Pasquali说：“这项研究可以帮助那些试图寻找在重量就是成本的飞机和航天器等方面应用的流线型材料的工程师。这种强大、灵活、导电，同时又能传送信号的纤维天线将进一步促进类似腕部健康监测器和嵌入式电子服装等可穿戴设备的发展。”

美国国家标准与技术研究院（NIST）和莱斯大学的研究员共同开发了一种“比辐射效率”度量，用来判断纳米管纤维在常见的无线通信频率1和2.4兆赫辐射信号能力的好坏，并将他们的结果与标准铜天线进行比较。他们制造出由八到128根纤维组成的线，大约和人类头发一样细，之后将它们剪成同样的长度以在一个常用的设备上与铜进行了简单的比较。

莱斯大学的研究生Amram Bengio用一个纳米管纤维天线样品进行了测试。这些纤维必须在塑料支架中进行分离，以确保相互比较和与铜比较的准确性。莱斯大学仅由碳纳米管制成的纤维可能是航空航天应用和可穿戴电子设备的实用天线。图片来源：Jeff Fitlow /莱斯大学

该论文的主要作者莱斯大学研究生Amram Bengio说：“天线通常有特定的形状，你必须设计得非常仔细，一旦他们成为这种形状，你便希望他们能保持在这种形状。所以试验中的*个挑战是使这种灵活的材料保持固定的形状。”

与其他实验室（使用不同碳纳米管纤维源）的早期结果相反，莱斯大学的研究人员发现，在相同的频率和直径下，光纤天线与铜的辐射效率匹配。他们的研究结果支持纳米管天线的性能与纤维密度和导电性相关的预测。

Bengio说：“我们不仅发现在相同直径和横截面积条件下，它与铜拥有着相同的性能，而且我们发现当我们考虑质量时，其重量基本上只为铜线的二十分之一。

Pasquali说：“这种材料的应用是一个大卖点，但从科学的角度来看，在这些频率下，碳纳米管的宏观材料就像是一个典型的导体。甚至那些 “适度导电”的纤维也能表现出优越的性能。虽然制造商可以简单地使用较细的铜线代替目前正在使用的30号电线，但这些电线很脆弱，很难应用。”

此外他还说：“阿姆拉姆表明，如果你正确地做了三件事，即正确地制造纤维，正确地制造天线，然后根据通讯协议设计天线，那么你就可以得到工作良好的天线。当你在非常高的频率上使用非常薄的天线时，应用碳纳米管天线要比用铜天线好得多，因为当铜很薄时很难应用，相比之下，具备很好纺织性能的碳纳米管天线却可以很好的应用。”

研究人员将对纳米管丝和薄膜的预表征和纯化进行进一步的探索。

郑重声明：以上信息由企业自行发布，该企业负责信息内容的完整性、真实性、准确性和合法性。本网站对此不承担任何责任。