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由電壓控制的可重構液態金屬天線
發布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司www.jshcn.cn
更新時間：2015-09-18
北卡州立大學(NCSU)的研究人員開發出一種由電壓控制的可重構液態金屬天線，并將其結果發表在《應用物理》上。
?自液態金屬發現以來，研究者們極力將其應用于電子領域，但由于電子設備的外部泵不能方便地集成到電子系統內，影響了這種電子設備的發展和應用。
近來，北卡州立大學(NCSU)的研究人員開發出一種由電壓控制的可重構液態金屬天線，并將其結果發表在《應用物理》上。
團隊的工作靈感來源于NCSU化學與生物分子工程系Michael?Dickey教授領導的液態金屬研究團隊觀察到的現象。通過將電極放置在液態金屬和電解質之間的接口處，可以使液態金屬在正電壓或者負電壓的控制下進行擴散。
通常情況下，天線的導電路徑和長度是天線某些屬性（如工作頻率和輻射模式）形成的關鍵。NCSU電子與計算機工程系的教授助理Jacob?Adams指出：“相比于實用固定導線，液態金屬（如共晶鎵和銦）天線可以調節天線的形狀以及其他性能。”
那么，如何研制出由電壓控制的可調諧天線呢?該研究團隊利用電化學反應縮短或者延長液態金屬的燈絲，從而改變天線的工作頻率。在小正電壓的作用下，金屬流入毛細血管，在小負電壓的作用下，金屬退出毛細管。
Adams指出：“正電壓通過電化學沉積法沉積金屬，降低氧化物的表面張力，負電位氧化金屬，增加氧化物的表面張力。正負電壓的差異改變了金屬的表面張力，從而決定液態金屬的流動方向。通過外加電壓的控制，消除或者重新生成氧化膜，促使液態金屬在毛細管中流入或流出。就像液態金屬的電化學泵一樣，我們稱之為‘電化學控制毛細現象’。”
雖然使用帶有電子開關的固體導體，固定天線的性能可以在一定程度上進行調節，但是相比之下，液態金屬大大增加天線可調整的工作頻率范圍，增加幅度是電子開關固定天線的至少兩倍。
在移動設備中，液態金屬天線具有巨大的潛在應用價值。Adams指出：“移動設備的尺寸在不斷的減小，新興的物聯網產業需要一個巨大的小型無線系統。隨之，服務設備的數量必須能夠保證產業的供應，對天線的頻帶范圍和射頻前端也提出了要求。其實真正的移動系統中天線設計的挑戰存在于天線尺寸和操作帶寬之間的矛盾作用。”
這就是為什么可調諧天線具有極高的需求度:他們可以小型化發展，適應近場加載問題。如證所周知的iPhone?4按下底鍵會漏掉電話的“死亡之按”問題一樣。相比傳統的固定天線相比，液態金屬天線系統的巨大優勢使它也適用于其他組件，如可調濾波器。
接下來，研究人員要對可調諧液體金屬元素進行探究。Adams：”目前還需要進一步研究表面氧化物對金屬表面張力的影響，以進一步提高液態天線的重構效率和速度。”
從長遠來看，Adams和他的同事們希望最大程度的控制液態金屬的形狀——這種控制不僅在一維毛細血管中，甚至在二維表面，使用液態天線獲得任何想要的天線形狀。這將極大程度的發揮天線的電磁特性，以此執行更多的功能。
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