Kita mungkin tidak terlalu memikirkannya, tetapi antena ada di mana-mana. Di telepon kita, di mobil kita, di label anti-pencurian pada pakaian yang kita beli, dan ketika Internet of Things menjadi kenyataan yang semakin hadir, mereka muncul di tempat-tempat baru, seperti gelombang mikro dan lampu. Oleh karena itu, para insinyur telah mencari metode untuk membuat antena lebih kecil, lebih ringan dan lebih mudah diterapkan.
Sekarang, para peneliti di Drexel University telah mengembangkan metode untuk membuat antena yang hampir tidak terlihat di hampir semua permukaan dengan secara harfiah menyemprotkannya pada cat seperti. Antena dibuat dari bahan logam dua dimensi khusus yang disebut MXene. Bubuk MXene dapat dilarutkan dalam air untuk membuat cat yang kemudian disikat dengan air. Dalam tes, bahkan satu lapisan setipis 62 nanometer - ribuan kali lebih tipis dari selembar kertas - dapat berkomunikasi secara efektif. Kinerja maksimal hanya pada 8 mikron, suatu titik di mana antena penyemprot berfungsi dengan baik seperti yang saat ini digunakan pada perangkat seluler dan router nirkabel.
Antena sangat tipis sehingga dapat disemprotkan tanpa menambah berat atau curah, bahkan ke perangkat kecil seperti sensor medis. Dan mereka juga fleksibel, yang berarti mereka bisa muncul di permukaan yang tidak rata, seperti tirai. Para peneliti mengatakan antena dapat membuat peningkatan besar dalam perangkat nirkabel dan Internet of Things, terutama ketika datang ke perangkat yang dapat dikenakan — Anda bahkan dapat menyemprotkan antena pada kaus kaki Anda untuk melacaknya.
"Ini akan memungkinkan komunikasi tanpa kabel dengan barang apa pun, " kata Yury Gogotsi, seorang profesor ilmu dan teknik material yang memimpin penelitian. "Ini bisa membuat perbedaan nyata karena kita akan menuju dunia di mana semuanya akan terhubung."
Bayangkan bisa langsung menerapkan antena ke item yang Anda miliki dan menjadikannya alat komunikasi. Anda bisa meletakkan antena di kerah anjing Anda agar tidak tersesat. Letakkan satu di kulkas Anda sehingga dapat berkomunikasi dengan ponsel Anda. Letakkan di bola tenis Anda untuk memantau kecepatan servis Anda.
Penelitian ini dipublikasikan baru-baru ini di jurnal Science Advances .
MXene, bahan titanium karbida dua dimensi, ditemukan oleh para peneliti Drexel pada tahun 2011 dan dipatenkan pada tahun 2015. Sangat kuat dan konduktif, ini menunjukkan potensi untuk digunakan dalam perangkat penyimpanan energi, seperti elektroda baterai yang dapat mengisi daya ponsel dalam hitungan detik; mencegah interferensi elektromagnetik antar perangkat; merasakan bahan kimia berbahaya di udara, dan banyak lagi. Dalam studi tersebut, antena MXene berkinerja 50 kali lebih baik daripada yang terbuat dari graphene, bahan nano "panas" saat ini.
Tidak seperti bahan nano lainnya, MXene tidak memerlukan pengikat atau pemanas untuk menempelkan nanopartikel bersama. Yang dibutuhkan hanyalah dicampur dengan air dan disemprot dengan airbrush. Antena yang dihasilkan bahkan dapat bekerja pada bahan yang bergerak dan melenturkan, seperti tekstil, meskipun akan mempengaruhi penerimaan, sama seperti memindahkan antena pada TV lama.
Antena penyemprotan adalah "pendekatan yang menarik, " kata Josep Jornet, seorang profesor teknik listrik di Universitas di Buffalo yang bekerja di jaringan komunikasi dan Internet of Things.
Sebagian besar penelitian tentang antena fleksibel tipis telah melibatkan pencetakan, kata Jornet. Namun penyemprotan berpotensi lebih cepat.
Tetapi sementara kinerja antena seperti yang ditunjukkan di koran adalah "sangat bagus, " kata Jornet, "antena dengan sendirinya tidak lain adalah sepotong logam."
Untuk membuat antena bermanfaat secara maksimal, ia menjelaskan, mereka akan dipasangkan dengan jenis elektronik fleksibel - pikirkan telepon yang dapat diregangkan atau tablet roll-up - yang belum ada. Ini adalah sesuatu yang sedang dilakukan banyak peneliti, tetapi belum membuahkan hasil.
Tim Drexel menguji antena semprotan pada bahan kasar, kertas selulosa, dan yang halus, lembaran polietilen tereftalat. Mereka sekarang berencana untuk mengujinya pada permukaan lain, termasuk kaca, benang, dan kulit — antena benang dapat digunakan untuk tekstil yang terhubung, sementara kulit dapat memiliki aplikasi untuk kedokteran hewan atau manusia. Mereka berharap dapat bermitra dengan investor atau mitra komersial yang tertarik untuk mengembangkan produk yang bisa mendapatkan manfaat dari antena.
Sementara antena memiliki potensi untuk digunakan untuk perangkat yang dapat dipakai atau monitor kesehatan yang disemprotkan langsung pada kulit, Gogotsi menyarankan agar berhati-hati, karena MXene memiliki sedikit catatan yang digunakan pada manusia.
"Kami selalu sedikit peduli dengan materi novel, " katanya. “Apakah ini biokompatibel? Apakah ada konsekuensi jangka panjang? Saya sarankan kita harus menunggu sebelum meletakkannya langsung di kulit. "
Tim juga mencari cara mengoptimalkan bahan dalam hal konduktivitas dan kekuatan, berpotensi membuatnya lebih tipis dan lebih mudah untuk disemprotkan dalam bentuk yang lebih tepat, serta membuatnya bekerja pada frekuensi yang berbeda.
“Ada banyak ruang untuk perbaikan, ” kata Gogotsi. "Yang pertama tidak pernah yang terbaik."
