Johns Hopkinsin Applied Physics Laboratory (APL) Marylandissa on kehittänyt antennin, joka muuttaa muotoaan lämpötilan mukaan hyödyntäen huippuluokan lisäainevalmistustekniikoita ja muistimetalliseoksia. Tämä vallankumouksellinen teknologia, josta julkaistiin äskettäin artikkeli ACS Applied Engineering Materials -julkaisussa, voi merkittävästi parantaa sotilaallisten, tieteellisten ja kaupallisten sovellusten viestintäkykyä.
Antennin etuosan muoto määrittää sen toiminnalliset ominaisuudet, ja perinteisesti nämä ominaisuudet lukitaan valmistusvaiheessa. APL:n uusi antenni voi muuttaa muotoaan ja siten säätää toimintataajuuksiaan, mahdollistaen yhteydet useilla eri radiotaajuuskaistoilla. Tämä muutos voi poistaa tarpeen käyttää useita erillisiä antenneja ja tarjota entistä joustavampia viestintämahdollisuuksia.
Antennin taustalla on monialaista yhteistyötä, ja inspiraatio sen kehittämiseen tuli sähköinsinööri Jennifer Hollenbeckiltä, joka sai idean tieteiskirjallisuudesta, kuten The Expanse -sarjasta. Hollenbeck koki antennien perinteiset kiinteät muodot rajoittaviksi ja tiesi, että APL:n asiantuntemus voisi tarjota ratkaisun. Yhteistyö alkoi vuonna 2019, kun hän otti yhteyttä Steven Storckiin, joka kehitti menetelmiä muistimetallien 3D-tulostukseen.
Muistimetalliseokset, kuten nikkeli-titaaniseos (nitinol), pystyvät muuttamaan muotoaan lämpötilan mukaan. Näitä materiaaleja on käytetty laajalti muun muassa lääketieteellisissä sovelluksissa, mutta niiden monimutkainen muokkaaminen on ollut haaste. APL:n tiimi kehitti menetelmiä nitinolin 3D-tulostukseen, jolloin metallin ominaisuuksia voitiin hyödyntää uudenlaisen antennin valmistuksessa.
Ensimmäinen yritys valmistaa muotoaan muuttava antenni ei täysin vastannut odotuksia, mutta tiimi jatkoi kehitystyötä Propulsion Grant -apurahan turvin. Lopulta he onnistuivat luomaan antennin, joka viilentyessään on litteä spiraali ja lämmetessään muuttuu kartioksi. Kehitystyöhön sisältyi merkittäviä innovaatioita, kuten uudenlainen virtajohdin, joka mahdollistaa metallin kuumentamisen ilman häiriöitä radiotaajuuksille.
Tällä teknologialla on laajat sovellusmahdollisuudet. Se voisi parantaa liikkuvien verkkojen ja satelliittiviestinnän tehokkuutta, auttaa erityisoperaatioiden kenttätyössä ja mahdollistaa kevyempiä ja joustavampia antenniratkaisuja avaruusmissioihin. APL on hakemassa patenttia teknologialle ja kehittää edelleen tuotantoprosessia.
- Muotoaan muuttava antenni on mullistava teknologia, joka voi tuoda merkittäviä etuja moniin sovelluksiin, joissa vaaditaan radiotaajuuksien mukautumista kompakteissa ratkaisuissa, kommentoi APL:n pääinsinööri Conrad Grant. Tämä innovaatio on esimerkki siitä, mitä saavutetaan, kun monialaiset tiimit työskentelevät yhdessä kriittisten ongelmien ratkaisemiseksi.
