自適應(yīng)3D打印鎳鈦合金天線為軍事和空間研究開辟了可能性
發(fā)表時間：2024-12-25 17:10:05 | 點擊率：30
在無線通信婿芝、導(dǎo)航、雷達(dá)、無線電通信和科學(xué)研究領(lǐng)域，天線一直是不可或缺的組成部分。它們的核心功能在于接收或發(fā)射電磁波令久。盡管天線技術(shù)已經(jīng)取得了顯著進(jìn)步姨裸，但它們長期以來一直受限于剛性設(shè)計悲敷，這限制了它們的多功能性和應(yīng)用范圍覆履。
2024年12月25日蹋盆，南極熊獲悉，約翰霍普金斯應(yīng)用物理實驗室（APL）的研究人員正在打破這一傳統(tǒng)硝全，通過先進(jìn)的3D打印技術(shù)與形狀記憶合金栖雾，致力于開發(fā)能夠根據(jù)溫度變化獨立變形的天線。這項研究于2019年啟動伟众，目標(biāo)是通過3D打印技術(shù)與先進(jìn)的材料科學(xué)析藕，開發(fā)出能夠動態(tài)適應(yīng)不同無線電頻率的天線。這些可變形天線的出現(xiàn)赂鲤，有望為軍事和太空探索領(lǐng)域帶來前所未有的靈活性和功能性撰蕴。APL的研究團(tuán)隊由Jennifer Hollenbeck領(lǐng)導(dǎo)，她從科幻系列《蒼穹浩瀚》中汲取靈感涛闺，例如鳖灰，外星技術(shù)能夠根據(jù)需要改變形狀。Hollenbeck解釋說：“在我的職業(yè)生涯中征离，我一直在研究天線潦春，并且一直在努力克服天線固定形狀所帶來的限制。我知道APL擁有將理論轉(zhuǎn)化為創(chuàng)新解決方案的專業(yè)知識和能力引继〔牟福”△自適應(yīng)3D打印鎳鈦合金天線的三種狀態(tài)，中間圖片示例呈現(xiàn)為變形狀態(tài)
3D打印突破形狀記憶合金天線創(chuàng)新天線采用鎳鈦合金（又稱鎳鈦諾）广莉，這是一種廣泛使用的形狀記憶合金恨摩。這種材料具有在加熱至特定溫度后恢復(fù)原始形狀的特性，非常適合需要適應(yīng)不斷變化條件的應(yīng)用德检。然而屋嘉，3D打印鎳鈦合金帶來了一系列挑戰(zhàn)，特別是在復(fù)雜結(jié)構(gòu)的打印過程中澎灸，材料可能會因熱反應(yīng)而變形院塞。Hollenbeck指出：“這確實是一個設(shè)計上的難題，而且最初的結(jié)果并不如預(yù)期性昭±怪梗”△呈現(xiàn)變形過程中的天線狀態(tài)
通過一系列的實驗和優(yōu)化，研究團(tuán)隊克服了這些挑戰(zhàn)糜颠，成功制造出第一款加熱后可從平面螺旋形轉(zhuǎn)變?yōu)閳A錐形的天線汹族。此外，他們還采用了一種新型導(dǎo)電材料其兴，確保天線在達(dá)到所需溫度時性能不受影響顶瞒。增材制造工程師Samuel Gonzalez解釋道：“我們在優(yōu)化合金的加工參數(shù)和設(shè)計方面積累了豐富的經(jīng)驗饭聚，但此次的挑戰(zhàn)更進(jìn)一步。目前搁拙，這種材料的3D打印應(yīng)用相對較少，因此我們?nèi)狈Τ墒斓募庸っ卦E法绵』伲”同事Mary Duflo補(bǔ)充說：“我們在打印機(jī)中制造了幾次碎片，因為天線在打印過程中會因熱量而變形熏萎，導(dǎo)致它們從構(gòu)建平臺剝落茵箩。”展望未來吃会，這種柔性天線為軍事行動開辟了新的可能性脾询，因為它可以現(xiàn)場實現(xiàn)動態(tài)通信。由于具備出色的適應(yīng)性炊办，這種天線還可以覆蓋電信和工業(yè)領(lǐng)域的多種移動網(wǎng)絡(luò)斧枚，特別是能夠更好地適應(yīng)短距離和長距離通信之間的切換。另一個潛在的應(yīng)用領(lǐng)域是太空探索何哎，作為太空任務(wù)的自適應(yīng)解決方案稽舱。
