Aumentar el número de dispositivos que puedan conectarse al Internet de las Cosas es un reto pero en el camino aparece la dificultad del tamaño de las antenas. Aunque con el paso de los años se han ido reduciendo sus dimensiones y mejorando su potencia, no es suficiente. La Facultad de Ingeniería de Drexel, está inmersa en un proyecto que podría dar una solución a este problema.
Los investigadores de Drexel han dado a conocer las propiedades de un material bidimensional de carburo de Titanio llamado MXene, compuesto por dos capas de carbonitruros y nitruros. Desde el 2011, este equipo ha estado estudiando sus propiedades para conocer sus posibles aplicaciones. Diversos estudios han demostrado que la utilización de esta sustancia ha sido positiva en dispositivos de almacenamiento de energía, protección electromagnética, filtración de agua, detección química, refuerzo estructural y separación de gases.
«Esta tecnología podría permitir una integración verdaderamente perfecta de las antenas con los objetos cotidianos, lo que será fundamental para la emergente Internet de las cosas», explico Kapil Dandekar, PhD , profesor de Ingeniería Eléctrica e Informática en la Facultad de Ingeniería.
Creación de las antenas con MXene
Por su composición, el carburo de titanio MXene se puede disolver en agua permitiendo elaborar una especie de tinta o pintura. Con ayuda de un aerografo, esta mezcla será la que genere la nueva antena.
Para elaborar una antena sólida, se necesita una base que puede ser transparente o ultrafina, por lo que la variedad de objetos para transformarse en una antena es bastante amplio. Los circuitos o la rigidez desaparecen de los requerimientos ofreciendo una ligereza y flexibilidad que garantiza la incorporación de la antena en cualquier dispositivo sin que se vea afectada la calidad de la señal.
“Buscábamos nanomateriales bidimensionales, que tienen un grosor de lámina aproximadamente cien mil veces más delgado que un cabello humano; solo unos pocos átomos de ancho, y pueden autoensamblarse en películas conductoras al depositarse sobre cualquier superficie. Por lo tanto, seleccionamos MXene, que es un material de carburo de titanio bidimensional, que es más fuerte que los metales y es conductor de metal, como candidato para antenas ultra delgadas » explica Yury Gogotsi, PhD de la Universidad y catedrática de Bach en Ciencia e Ingeniería de Materiales en la Facultad de Ingeniería, y Directora del Instituto de Nanomateriales AJ Drexel.
Diversos soportes de las antenas
Para comprobar la eficacia de este tipo nuevo de antena, los investigadores probaron, inicialmente, como soporte papel de celulosa y una lámina de tereftalato de polietileno.
En las siguientes fases del proyecto se pretende aplicar el MXene en diversas superficies como el vidrio, el hilo o la piel, para poder buscar otras utilidades.
Ventajas de MXene
Los investigadores de la Universidad de Drexel han llegado a la conclusión con su estudio que la conductividad del material es mucho más elevado que otros componentes, como el cobre, el oro o el aluminio; que se utilizan para la fabricación de antenas. A pesar de que es una antena pulverizada, la calidad de la onda no se ve afectada, e incluso, es mucho mejor que las transmisiones de las convencionales.
El estudio revela que MXene ofrece una conductividad de ondas 50 veces superior a la que presenta el grafeno y hasta 300 veces más que la tinta plateada. Por otro lado, su tamaño ultrafino ofrece un sin fin de aplicaciones en diversos dispositivos, así como una variedad de formas ilimitadas.
Según Yury Gogotsi, «los métodos actuales de fabricación de metales no pueden hacer que las antenas sean lo suficientemente delgadas y aplicables a cualquier superficie, a pesar de décadas de investigación y desarrollo para mejorar el rendimiento de las antenas metálicas».