Как сообщается в журнале Nature Communications, исследователи использовали 3D-печать, процессор и чернила, изготовленные из наночастиц меди, для создания гибких антенных решеток.
«Этот экспериментальный прототип прокладывает путь для будущего умного текстиля, беспилотной или авиационной связи, периферийного зондирования и других быстро развивающихся областей, требующих надежных, гибких и высокопроизводительных беспроводных систем», — сказал Шрини Пулаккал, соавтор статьи и аспирант Школы электротехники и компьютерных наук WSU.
Такие отрасли, как авиация и автомобильная промышленность, хотели бы иметь возможность использовать напечатанные на 3D-принтере гибкие или конформные антенные решетки, потому что они могут быть легче, меньше и гибче, чем традиционные антенные решетки. Так, например, дрон может быть оснащен слоем антенн.
Однако из-за своих материалов и способа изготовления, гибкие беспроводные системы были слишком дорогими в производстве и не работали так же хорошо, как стандартные антенные решетки. Когда они движутся и изгибаются, например, в носимой электронике или когда вибрирует крыло самолета, антенны меняют форму, вызывая ошибки в своих сигналах.
Фото: WSU
Команда под руководством WSU использовала 3D-печать и чернила, изготовленные из наночастиц меди, для создания антенн, которые остаются стабильными при сгибании или воздействии высокой влажности, колебаний температуры и соли. Сотрудники команды из Университета Мэриленда и Boeing разработали чернила на основе наночастиц меди.
«Чернила являются очень важной частью аддитивной или 3D-печати», — сказал Субханшу Гупта, доцент Школы электротехники и компьютерных наук WSU и соавтор работы.
«Чернила на основе наночастиц, разработанные нашими сотрудниками, на самом деле очень эффективны для повышения производительности высокопроизводительных коммуникационных цепей, подобных тем, которые мы делаем».
Поскольку прецизионная беспроводная связь требует значительной точности, исследователи также разработали процессорный чип, который может корректировать ошибочные сигналы от антенны в режиме реального времени.
Фото: WSU
«Мы использовали этот процессор, который мы разработали, чтобы исправить эти деформации материала в 3D-печатной антенне, а также он корректирует любые вибрации, которые мы видим», — сказал Гупта.
«Возможность делать это в режиме реального времени делает его очень привлекательным. Мы смогли добиться надежной стабилизации луча в режиме реального времени для массивов, что было невозможно раньше».
Исследователи построили и протестировали легкую, гибкую решетку из четырех антенн, которые были способны успешно отправлять и принимать сигналы, когда антенны двигались и изгибались.
Небольшие антенны потребляют низкую мощность и легко масштабируются, что делает их идеальными для установки на устройствах. Поскольку они построены в виде тайлов, конструкция массива позволяет создавать более крупные массивы, а отдельные процессорные чипы на каждой из плиток работают независимо, сказал Гупта.
Исследователи смогли собрать вместе четыре антенные решетки, чтобы получить в общей сложности 16 антенн.
Редактор Сэди Харли, рецензия Эндрю Зинин
Дополнительная информация: Шрини Пулаккал и др., Гибкие антенные решетки со стабилизацией динамического луча, аддитивной печатью и быстрой генерацией информации на кристалле, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-64135-1
Информация о журнале: Nature Communications
Предоставлено Университетом штата Вашингтон