Engenharia mecnica une-se ao eletromagnetismo para criar antenas reconfigurveis

Mecnica

Redação do Site Inovação Tecnológica – 15/02/2023

Materiais de conformidade

Decididamente no h um caminho nico para a tecnologia – ao menos no no caso das antenas.

Nos ltimos anos, todos os esforos se voltaram para as antenas planas, graas s metassuperfcies, materiais “inteligentes” eles prprios formados por minsculas antenas, em escala micro ou nano, que permitem dirigir as ondas de uma forma que no era possvel uma dcada atrs.

Galestan Sengerdy e colegas da Universidade do Estado da Pensilvnia, nos EUA, tambm esto interessados em antenas reconfigurveis, mas mecanicamente reconfigurveis. Sempre houve projetos desse tipo, mas eles requerem muita manuteno, gastam energia para seu acionamento e no vo bem em climas muito frios ou muito quentes, no sendo portanto talhados para tecnologias futuras, como a 6G.

Para superar essas dificuldades, Sengerdy combinou um eletrom com os chamados “materiais de conformidade”, um nome chamativo para o que essencialmente o mesmo conceito de engenharia mecnica por trs dos clipes de papel ou de um arco e flecha.

“Mecanismos de conformidade so projetos de engenharia que incorporam elementos dos prprios materiais para criar movimento quando se aplica uma fora, em vez dos mecanismos tradicionais de corpo rgido, que requerem dobradias para o movimento,” explicou Sengerdy. “Objetos dirigidos por mecanismos de conformidade so projetados para dobrar repetidamente em uma determinada direo e para suportar ambientes hostis.”

Antena reconfigurvel mecnica

O prottipo da antena reconfigurvel circular, em forma de ris, e foi totalmente construdo em uma impressora 3D. Os braos projetados pela equipe dobram-se de maneira previsvel, o que, por sua vez, altera a frequncia de operao da antena – sem o uso de dobradias ou rolamentos.

“Assim como um camaleo aciona minsculas protuberncias em sua pele para mudar sua cor, uma antena reconfigurvel pode mudar sua frequncia de baixa para alta e vice-versa, apenas configurando suas propriedades mecnicas, habilitadas pelo mecanismo compatvel,” disse o professor Sawyer Campbell.

A antena reconfigurvel passou nos testes de fadiga e de padres de frequncia e radiao, tudo dentro de uma cmara anecoica, uma sala isolada com material absorvedor de ondas eletromagnticas, que evita que os sinais interfiram no teste da antena.

Embora o prottipo tenha sido projetado para atingir uma frequncia especfica para demonstrao e seja apenas um pouco maior que a palma da mo humana, a tecnologia pode ser dimensionada para o nvel de circuito integrado, para frequncias mais altas, ou aumentada em tamanho para aplicaes de frequncia mais baixa, segundo a equipe.

Antenas de origami

A estrutura mecnica superou os projetos inspirados na tcnica do origami, que tambm so reconfigurveis, mas no oferecem robustez.

“Os projetos de antenas de origami so conhecidos por suas capacidades compactas de dobramento e armazenamento, que podem ento ser desdobrados posteriormente ou no local de aplicao,” compara Sengerdy. “Mas, uma vez que essas estruturas dobradas de origami so desdobradas, elas geralmente precisam de uma estrutura de reforo complexa, para que no entortem ou dobrem. Se no forem cuidadosamente projetados, esses tipos de dispositivos sofreriam limitaes de tempo de vida operacional e ambiental no campo.”

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