Jednym z najważniejszych komponentów satelitów umożliwiających telekomunikację jest przewodnik falowy, czyli metalowa rurka do prowadzenia fal radiowych. Jest to również jedna z najcięższych ładunków, które satelity wynoszą na orbitę. Zdając sobie sprawę z konieczności redukcji wagi, naukowcy z Uniwersytetu Drexel i Uniwersytetu Brytyjskiej Kolumbii postanowili stworzyć i przetestować przewodnik falowy wykonany z polimerów 3D drukowanych i pokrytych nanomateriałem przewodzącym o nazwie MXene.
W swojej ostatniej publikacji w czasopiśmie Materials Today zespół naukowców opisał potencjał wykorzystania pokryć MXene do nadania lekkich, niemetalicznych elementów właściwości przewodzących, które są utracone w procesie addytywnej produkcji przy użyciu materiałów polimerowych, takich jak tworzywa sztuczne. MXene to materiał o grubości zaledwie kilku atomów, co sprawia, że jest jednym z najcieńszych dostępnych powłok przewodzących. Badacze widzą ogromny potencjał w wykorzystaniu MXene do obróbki przez pokrycie komponentów drewna, w celu uzyskania właściwości przewodzących, które zostały wykonane w procesie addytywnej produkcji z złożonymi kształtami.
Przewodniki falowe pełnią funkcję rur przewodzących mikrofale. Kierują fale do odbiorników, zachowując moc sygnału. W kuchenkach mikrofalowych przewodniki falowe zapewniają podgrzewanie jedzenia, a na satelitach przesyłają sygnały wysokiej jakości między różnymi obiektami wewnątrz i między satelitami, jak również między satelitami a Ziemią.
Przewodniki falowe mają różne kształty, dostosowane do ograniczonej przestrzeni. Mogą być prostymi kanałami prostokątnymi lub bardziej złożonymi strukturami. Addytywne metody produkcji pozwalają na tworzenie bardziej skomplikowanych kształtów, które mogą być trudne do wykonania z metalu.
Na razie wszelkie rurki holkowe mogą być użyte jako prymitywne „przewodniki falowe”, ale te, które przesyłają fale elektromagnetyczne – na przykład w kuchenkach mikrofalowych i urządzeniach telekomunikacyjnych – muszą być wykonane z materiału przewodzącego, aby zachować jakość transmisji. Przewodniki te są zwykle wykonane z metali, takich jak srebro, mosiądz i miedź. W przypadku satelitów wybiera się aluminium, które jest lżejsze.
Przewodnicy z pokryciem MXene ważą około ośmiokrotnie mniej niż standardowe przewodniki aluminiowe, a dodanie pokrycia MXene zwiększa wagę elementów tylko o jedną dziesiątą gramu. Co najważniejsze, przewodniki z pokryciem MXene działają niemal tak samo dobrze jak przewodniki aluminiowe, osiągając efektywność przewodnictwa na poziomie 81% po jednym cyklu pokrywania i tylko 2,3% spadku wydajności w porównaniu do aluminium. Badacze wykazali, że mogą poprawić tę miarę transmisji, różniąc warstwy pokrycia lub rozmiar łusek MXene, osiągając maksymalną skuteczność transmisji wynoszącą 95%.
Podsumowując, wyniki badań wskazują, że przewodniki pokryte MXene mogą stanowić wydajną, lekką alternatywę dla przewodników używanych w technologii kosmicznej. Oprócz zastosowań w przemyśle kosmicznym, badacze wierzą, że pokrycia MXene mogą znaleźć zastosowanie w różnych komponentach polimerowych, zarówno w technologiach ziemskich, jak i kosmicznych. Jednak przed wykorzystaniem MXene na satelitach wymaga to przeprowadzenia dalszych testów i otrzymania odpowiednich certyfikatów.
FAQ:
1. Jakie jest zastosowanie przewodników falowych?
Przewodniki falowe są używane w kuchenkach mikrofalowych do podgrzewania jedzenia oraz na satelitach do przesyłania sygnałów między różnymi obiektami wewnątrz i między satelitami, jak również między satelitami a Ziemią.
2. Jakie materiały są tradycyjnie używane do produkcji przewodników falowych?
Przewodniki falowe są zwykle wykonane z metali, takich jak srebro, mosiądz i miedź. Na satelitach stosuje się również aluminium ze względu na jego lekkość.
3. Jakie są korzyści z zastosowania przewodników z pokryciem MXene?
Przewodniki z pokryciem MXene ważą ośmiokrotnie mniej niż standardowe przewodniki aluminiowe, zachowując przy tym wysoką efektywność przewodnictwa na poziomie 81%. Dodatkowo, przy odpowiedniej konfiguracji pokrycia i warstw MXene, można osiągnąć maksymalną skuteczność transmisji wynoszącą 95%.
4. Jakie są potencjalne zastosowania pokryć MXene?
Pokrycia MXene mogą być stosowane nie tylko w technologii kosmicznej, ale także w różnych komponentach polimerowych zarówno w technologiach ziemskich, jak i kosmicznych.
5. Czy przewodniki z pokryciem MXene są gotowe do zastosowania na satelitach?
Przed wykorzystaniem MXene na satelitach konieczne jest przeprowadzenie dalszych testów i otrzymanie odpowiednich certyfikatów.
Definitions:
– Przewodnik falowy: Metalowa rurka do prowadzenia fal radiowych, służąca do przesyłania sygnałów w urządzeniach telekomunikacyjnych oraz na satelitach.
– Addytywna produkcja: Proces produkcji, w którym tworzy się obiekt poprzez stopniowe nanoszenie warstw materiału, typowo przy użyciu drukarki 3D.
– MXene: Nanomateriał przewodzący o grubości kilku atomów, używany jako pokrycie przewodników falowych.
Suggested related links:
– Uniwersytet Drexel
– Uniwersytet Brytyjskiej Kolumbii
– Materials Today
The source of the article is from the blog dk1250.com