自適應3D打印鎳鈦合金天線為軍事和空間研究開辟了可能性
導讀：在無線通信、導航、雷達、無線電通信和科學研究領域，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射電磁波。盡管天線技術已經取得了顯著進步，但它們長期以來一直受限于剛性設計，這限制了它們的多功能性和應用范圍。
2024年12月25日，南極熊獲悉，約翰霍普金斯應用物理實驗室（APL）的研究人員正在打破這一傳統，通過先進的3D打印技術與形狀記憶合金，致力于開發能夠根據溫度變化獨立變形的天線。
這項研究于2019年啟動，目標是通過3D打印技術與先進的材料科學，開發出能夠動態適應不同無線電頻率的天線。這些可變形天線的出現，有望為軍事和太空探索領域帶來前所未有的靈活性和功能性。
APL的研究團隊由Jennifer Hollenbeck領導，她從科幻系列《蒼穹浩瀚》中汲取靈感，例如，外星技術能夠根據需要改變形狀。Hollenbeck解釋說：“在我的職業生涯中，我一直在研究天線，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擁有將理論轉化為創新解決方案的專業知識和能力。”
3D打印突破形狀記憶合金天線創新
天線采用鎳鈦合金（又稱鎳鈦諾），這是一種廣泛使用的形狀記憶合金。這種材料具有在加熱至特定溫度后恢復原始形狀的特性，非常適合需要適應不斷變化條件的應用。然而，3D打印鎳鈦合金帶來了一系列挑戰，特別是在復雜結構的打印過程中，材料可能會因熱反應而變形。Hollenbeck指出：“這確實是一個設計上的難題，而且最初的結果并不如預期。”
通過一系列的實驗和優化，研究團隊克服了這些挑戰，成功制造出第一款加熱后可從平面螺旋形轉變為圓錐形的天線。此外，他們還采用了一種新型導電材料，確保天線在達到所需溫度時性能不受影響。增材制造工程師Samuel Gonzalez解釋道：“我們在優化合金的加工參數和設計方面積累了豐富的經驗，但此次的挑戰更進一步。目前，這種材料的3D打印應用相對較少，因此我們缺乏成熟的加工秘訣。”
同事Mary Duflo補充說：“我們在打印機中制造了幾次碎片，因為天線在打印過程中會因熱量而變形，導致它們從構建平臺剝落。”
展望未來，這種柔性天線為軍事行動開辟了新的可能性，因為它可以現場實現動態通信。由于具備出色的適應性，這種天線還可以覆蓋電信和工業領域的多種移動網絡，特別是能夠更好地適應短距離和長距離通信之間的切換。另一個潛在的應用領域是太空探索，作為太空任務的自適應解決方案。
(責任編輯：admin)
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