Блог

Mar 18, 2023

Автоматическая волочильная машина для производства бумажных метаматериалов

Метаматериалы описываются как синтетически созданные композиционные материалы,

Метаматериалы описываются как синтетически созданные композиционные материалы, свойства которых определяются структурированной микроструктурой, а не химическими компонентами материалов. Другими словами, это искусственные материалы со свойствами, которых нет в природе. Исследователи из Нанкинского университета воспользовались этими свойствами, разработав автоматическую машину для рисования, которая использует ручки и карандаши для переноса метаматериалов на бумагу.

В новой статье этой команды описана их новая техника, в которой используется шариковая ручка с проводящими чернилами для рисования проводников и механические карандаши для рисования резисторов и резистивных пленок. Они были включены в волочильную машину с компьютерным управлением, которая делает процесс осаждения более автоматическим и повышает точность. «Хотя метаматериалы на основе бумаги раньше изготавливались с использованием технологии струйной печати, наша техника рисования дешевле, проще и гибче», — объясняет руководитель исследовательской группы Цзюньмин Чжао. «Наш метод может быть полезен для создания реконфигурируемых антенн и металинз, а также устройств из метаматериалов, которые поглощают падающую электромагнитную энергию от сотовых телефонов или других источников».

Машина оснащена тремя шаговыми двигателями, два из которых используются для перемещения ручки или карандаша в горизонтальной плоскости, а третий — для подъема или опускания пишущего инструмента в вертикальной плоскости. Компьютер регулирует характеристики волочильного станка, включая скорость движения, подобно станку с ЧПУ. Используя эти ручки с проводящими чернилами и графитовые карандаши, исследователи создали три материала на основе бумаги, в том числе преобразователь поляризации, поглотитель и метаповерхность конформного кодирования, используя свою уникальную технику рисования.

Они продемонстрировали, что преобразователь поляризации может поворачивать линейную поляризацию на 90° в диапазоне от 3,1 до 6,6 ГГц с эффективностью преобразования более 90%. Поглотитель весил всего 58,3 г и имел поглощающую способность 90% в диапазоне от 2,1 до 10,5 ГГц, а метаповерхность была разработана для уменьшения поперечного сечения радара - метода сокрытия радиолокационного сигнала на кораблях и самолетах, используемых военными.