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Mar 18, 2023

Una macchina da disegno automatica per la produzione di metamateriali cartacei

Metamaterials are described as synthetically created composite materials whose

I metamateriali sono descritti come materiali compositi creati sinteticamente le cui microstrutture strutturate, piuttosto che i componenti chimici dei materiali, ne determinano le proprietà. In altre parole, sono materiali ingegnerizzati con proprietà che non si trovano in natura. I ricercatori dell’Università di Nanchino hanno sfruttato queste proprietà progettando una macchina da disegno automatica che utilizza penne e matite per trasferire metamateriali su carta.

Un nuovo articolo di quel team descrive la loro nuova tecnica, che utilizza una penna a sfera con inchiostro conduttivo per disegnare conduttori e matite meccaniche per disegnare resistori e pellicole resistive. Questi sono stati incorporati in una macchina da disegno controllata da computer che rende il processo di deposizione più automatico e con maggiore precisione. "Sebbene i metamateriali a base di carta siano stati realizzati in precedenza utilizzando la tecnologia di stampa a getto d'inchiostro, la nostra tecnica di disegno è più economica, più semplice e più flessibile", spiega Junming Zhao, responsabile del team di ricerca. "Il nostro metodo potrebbe essere utile per realizzare antenne e metallenti riconfigurabili, nonché dispositivi metamateriali che assorbono l'energia elettromagnetica incidente dai telefoni cellulari o da altre fonti."

La macchina è dotata di tre motori passo-passo, due dei quali servono per spostare la penna o la matita su un piano orizzontale, e il terzo serve per sollevare o abbassare lo strumento di scrittura su un piano verticale. Un computer regola le caratteristiche della macchina da disegno, inclusa la velocità di movimento, proprio come una macchina CNC. Utilizzando penne a inchiostro conduttivo e matite di grafite, i ricercatori hanno creato tre materiali a base di carta, tra cui un convertitore di polarizzazione, un assorbitore e una metasuperficie di codifica conforme, utilizzando la loro tecnica di disegno unica.

Hanno dimostrato che il convertitore di polarizzazione può ruotare la polarizzazione lineare di 90° tra 3,1 e 6,6 GHz con un'efficienza di conversione superiore al 90%. L'assorbitore pesava solo 58,3 g e aveva un'assorbenza del 90% tra 2,1 GHz e 10,5 GHz, mentre la metasuperficie è stata sviluppata per la riduzione della sezione trasversale del radar, una tecnica per nascondere il segnale radar nelle navi e negli aerei utilizzati dai militari.