Cientistas projetam antenas flexíveis com técnica de origami; entenda

Cientistas encontraram uma nova forma de projetar antenas de transmissão de ondas eletromagnéticas -- como as de internet, televisão, celular e rádio -- usando a lógica do kirigami, antiga arte japonesa de cortar e dobrar papel que é uma variação do origami.

Usando uma folha de plástico transparente revestida com uma tinta condutiva os pesquisadores conseguiram moldar uma ferramenta que permite que a frequência seja ajustada apenas apertando ou empurrando as dobras. Essa invenção pode solucionar os problemas de vulnerabilidade e custos de antenas tradicionais.

No kirigami, arte asiática desenvolvida entre os séculos IV e V, são criadas figuras tridimensionais por meio de cortes em papel -- construindo objetos flexíveis e maleáveis.

A pesquisa publicada na revista Nature Communications mostrou que a técnica japonesa traz uma solução rápida e econômica para a construção de antenas que precisam ser rapidamente configuradas para transmitir diferentes comprimentos de ondas eletromagnéticas.

"O kirigami é um modelo natural para um processo de fabricação, devido à simplicidade com que formas complexas em 3D podem ser criadas a partir de uma única peça 2D de material", disse Yury Gogotsi, PhD, Professor Distinto e Bach da Faculdade de Engenharia da Drexel, e coautor da pesquisa.

Para mudar a configuração de antenas tradicionais é necessária a adição de circuitos que aumentam sua complexidade, tornando-as mais volumosas, mais vulneráveis a falhas e mais caras de fabricar.

Entretanto, usando a técnica de kirigami, é possível produzi-las para serem flexíveis, leves e duráveis -- características cruciais para seu uso em componentes de robótica e aeroespaciais, por exemplo.

Para construir esse novo tipo de antena, os cientistas usaram uma folha de acetato -- um tipo de plástico transparente -- coberta com uma camada de MXene, uma tinta com alta capacidade de condução de ondas eletromagnéticas e que se adere com facilidade ao substrato, formando uma superfície durável e flexível.

"Nosso objetivo aqui foi melhorar simultaneamente a ajustabilidade do desempenho da antena, além de criar um processo simples de fabricação para novos componentes de micro-ondas, incorporando um nanomaterial versátil de MXene com designs inspirados no kirigami", disse Omid Niksan, PhD, da Universidade da Colúmbia Britânica, que foi coautor do artigo.

A frequência das transmissões é alterada puxando ou apertando a folha, permitindo a variação das frequências. Na pesquisa, as antenas de kirigami provaram ser eficazes em três bandas de micro-ondas comumente usadas: 2-4 GHz, 4-8 GHz e 8-12 GHz.

"A próxima fase desta pesquisa será explorar novos materiais e geometria para as antenas", comentou Niksan.