Antena semprot, membuat permukaan menjadi pemancar transparan

Jika suatu perangkat terhubung secara nirkabel, kemungkinan besar benda tersebut memiliki antena di dalamnya. Namun penyediaan struktur antena saat ini dapat membatasi perkembangan teknologi koneksi yang terintegrasi secara mulus dengan segala sesuatu yang dapat berubah bentuk dan fleksibel.

Untuk menjawab tantangan ini, para peneliti di Drexel University telah mengembangkan jenis antena baru yang dapat disemprotkan ke hampir semua permukaan.

Dalam penelitian yang diterbitkan di Science Advances , kelompok tersebut melaporkan metode penyemprotan antena tipis yang tak kasatmata, terbuat dari material logam dua dimensi yang disebut MXene, yang dapat berfungsi dengan baik sebagaimana yang digunakan pada perangkat bergerak, router nirkabel, dan transduser portabel.

“Ini adalah temuan yang sangat menarik karena ada banyak potensi untuk jenis teknologi ini,” kata Kapil Dandekar, rekan penulis penelitian.

“Kemampuan untuk menyemprotkan antena pada substrat yang fleksibel atau membuatnya transparan secara optik berarti kita dapat memiliki banyak tempat baru untuk mengatur jaringan – terdapat berbagai aplikasi dan cara baru untuk mengumpulkan data yang bahkan tidak dapat kita bayangkan saat ini.”

Para peneliti, dari Department of Materials Science and Engineering, melaporkan bahwa karbida titanium MXene dapat dilarutkan dalam air untuk dijadikan sebagai tinta atau cat. Konduktivitas luar biasa dari bahan memungkinkannya untuk mengirim dan mengarahkan gelombang radio, bahkan ketika itu diterapkan sebagai lapisan yang sangat tipis.

“Kami menemukan bahwa bahkan antena transparan dengan ketebalan puluhan nanometer mampu berkomunikasi secara efisien,” kata Asia Sarycheva, “Dengan meningkatkan ketebalan hingga 8 mikron, kinerja antena MXene bisa mencapai 98 persen dari nilai maksimum yang diprediksi.”

Mempertahankan kualitas transmisi dalam bentuk yang sangat tipis ini sangat penting karena akan memungkinkan antena dengan mudah disematkan – secara harfiah, disemprotkan – dalam berbagai macam benda dan permukaan tanpa menambahkan berat tambahan atau sirkuit atau memerlukan tingkat kekakuan tertentu.

Pengujian awal dari antena yang disemprot menyarankan bahwa mereka dapat melakukan dengan kisaran kualitas yang sama dengan antena serupa saat ini, yang terbuat dari logam yang sudah dikenal, seperti emas, perak, tembaga dan aluminium, tetapi itu jauh lebih tebal dibandingkan dengan antena MXene.

Membuat antena lebih ringkas dan lebih ringan telah lama menjadi tujuan para ilmuwan, sehingga penemuan ini merupakan langkah maju yang besar, baik dalam hal mengurangi jejak maupun memperluas aplikasinya.

“Kami sedang mencari nanomaterial dua dimensi, yang memiliki ketebalan lembaran sekitar ratusan ribu kali lebih tipis dari rambut manusia; hanya beberapa lintasan atom, dan dapat merakit diri menjadi film konduktif pada saat pengendapan di permukaan apapun. Oleh karena itu, kami memilih MXene, yang merupakan material titanium karbida dua dimensi, yang lebih kuat dari logam dan konduktif secara logam, sebagai kandidat untuk antena ultra-tipis.” kata Yury Gogotsi, Direktur AJ Drexel Nanomaterials Institute, yang memulai dan memimpin proyek tersebut.

Para peneliti Drexel menemukan keluarga dari bahan MXene pada tahun 2011 dan telah mendapatkan pemahaman tentang propertinya, dan mempertimbangkan kemungkinan aplikasinya, sejak saat itu. Bahan dua dimensi berlapis, yang dibuat oleh pengolahan kimia basah, telah menunjukkan potensi dalam perangkat penyimpanan energi, perisai elektromagnetik, penyaringan air, penginderaan kimia, penguatan struktural dan pemisahan gas .