Антенна будущего: гнется, тянется и работает как сенсор

Инженеры создали антенну, которая умеет менять форму и вместе с ней частоту работы. Это открывает путь к новым видам связи, умным гаджетам и даже медицинским сенсорам.
Автор Наука Mail
Несколько прототипов мета-антенны из резинового материала с решетчатым узором в разных состояниях сгибания
Метаматериалы позволяют антенне менять форму и частоту, словно гармошкаИсточник: MIT

Когда мы слышим слово «антенна», в воображении часто всплывают торчащие железные «усы» старого телевизора. Такие антенны очень ограничены в использовании. Инженеры Массачусетского технологического института сделали устройство из метаматериала — это особая структура, свойства которой зависят не от вещества, а от формы маленьких ячеек внутри.

Такую антенну можно сгибать, растягивать или сжимать. В различных положениях она меняет рабочую частоту. Получается, что одно и то же устройство может подстраиваться под разные условия без дополнительных конструкций. 

Квадратная мета-антенна в сжатом и растянутом виде рядом с графиком изменения частотных характеристик
При растяжении антенна меняет частоту работы — на графике видно изменение рабочей частотыИсточник: MIT

С помощью этой разработки исследователи собрали наушники, которые переключаются между шумоподавлением и «прозрачным» режимом, и умные шторы, регулирующие освещенность. Исследование представлено на конференции ACM Symposium on User Interface Software and Technology.

Наушники с встроенной антеной, переключающиеся между шумоподавлением и прозрачным режимом, и шторы с антеннами при включенном и выключенном свете
Мета-антенна уже встроена в наушники и «умные» шторы, которые реагируют на изменения формыИсточник: MIT

Изменение формы мета-антенны превращает ее не только в средство связи, но и в сенсор: например, если встроить такую антенну в футболку, она сможет улавливать колебания при дыхании. Грудная клетка расширилась — частота сместилась, и система зафиксировала вдох.

Спиральная антенна и шестиугольная антенна из метаматериала в сложенном и раскрытом состоянии в руках человека
Будущее — это трехмерные антенны, которые складываются и раскладываются как бумажные фигуркиИсточник: MIT

Это превращает антенну в медицинский сенсор, который работает без проводов и датчиков на коже. Антенну можно печатать прямо на тканях и использовать для умной одежды, которая будет следить за состоянием здоровья. В будущем исследователи планируют создавать трехмерные версии и проверять новые формы метаматериалов.

Ранее Наука Mail писала о том, как инженеры используют оригами для технологий будущего.