Nos últimos anos, a pesquisa em antenas planas tem sido o foco principal, graças às metassuperfícies. Esses materiais “inteligentes” são compostos por minúsculas antenas em escala micro ou nano, permitindo a direção das ondas de uma maneira que não era possível há uma década.
A equipe liderada por Galestan Sengerdy, da Universidade do Estado da Pensilvânia, nos Estados Unidos, está interessada em antenas reconfiguráveis, mas mecanicamente reconfiguráveis. Embora tenha havido projetos semelhantes no passado, eles exigiam muita manutenção, gastavam energia para seu acionamento e não eram adequados para condições climáticas extremas, como as exigidas por tecnologias futuras, como a 6G.
Para superar essas limitações, Sengerdy combinou um eletroímã com materiais de conformidade – um nome cativante para o mesmo conceito de engenharia mecânica por trás de clipes de papel ou arcos e flechas.
De acordo com Sengerdy, “mecanismos de conformidade são projetos de engenharia que incorporam elementos dos próprios materiais para criar movimento quando uma força é aplicada, em vez de depender de mecanismos tradicionais de corpo rígido que requerem dobradiças para se moverem. Objetos controlados por mecanismos de conformidade são projetados para se dobrar repetidamente em uma direção específica e resistir a ambientes hostis.”
Antena mecânica reconfigurável
A antena reconfigurável em questão possui um design circular em forma de íris e foi completamente construída por meio de impressão 3D. A equipe responsável pelo projeto desenvolveu braços que se dobram de forma previsível, o que por sua vez altera a frequência de operação da antena, sem a necessidade de dobradiças ou rolamentos.
O professor Sawyer Campbell explicou que, assim como um camaleão utiliza pequenas protuberâncias em sua pele para alterar sua cor, uma antena reconfigurável pode mudar sua frequência de baixa para alta e vice-versa, apenas configurando suas propriedades mecânicas, habilitadas pelo mecanismo de conformidade.
O protótipo da antena reconfigurável passou com sucesso em testes de fadiga, padrões de frequência e radiação, realizados em uma câmara anecoica, uma sala isolada com material absorvente de ondas eletromagnéticas, que evita que sinais externos interfiram nos testes da antena.
Embora o protótipo tenha sido projetado para atingir uma frequência específica e tenha apenas um pouco mais do que o tamanho da palma da mão humana, a equipe afirmou que a tecnologia pode ser escalada para o nível de circuito integrado para frequências mais altas, ou aumentada de tamanho para aplicações de frequência mais baixa.
Superando as antenas de origami
Embora as antenas de origami sejam conhecidas por sua capacidade de compactação e armazenamento, que permitem serem desdobradas posteriormente, elas geralmente precisam de uma estrutura de reforço complexa para evitar danos. Por não terem resistência mecânica suficiente, esses dispositivos podem ter limitações de tempo de vida operacional e ambiental no campo, o que faz a estrutura mecânica ser uma opção mais robusta e confiável.
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