3D打印帶來更輕的天線：未來的方法？

魔猴君  科技前沿   2天前

隨著我們的通信方式無線化、互聯網爆炸式增長以及航空航天應用成倍增加，對高效、輕型天線的需求變得迫切。5G和6G加速了這一過程，該行業的參與者必須找到解決方案，以更快、更好地生產，同時降低成本。面對這些挑戰，增材制造憑借其靈活性和可生產的幾何形狀可以提供一些答案。無論如何，這就是伯克利大學材料科學與工程系副教授鄭曉宇（Rayne）Zheng領導的研究小組的研究內容。他們開發了一個增材制造平臺，可以盡快設計復雜的天線。

Mordor Intelligence最近發布的一項研究顯示，到2029年，天線市場預計將達到342.4億美元，在分析期間（2024-2029年）年增長率為7.8%。我們知道它們的數量越來越多，因為它們是溝通所必需的。事實上，這些組件存在于所有能夠以電磁波形式傳輸和接收能量的無線電設備中。我們這里談論的是物聯網、5G和6G、某些衛星通信等。這些組件必須盡可能小和輕，同時仍然高效和快速。大多數情況下，它們是通過機械加工制造的，但3D技術越來越受到人們的關注，特別是由于晶格結構的集成，可以大大減輕天線的最終重量。

具有三層互穿S環和介電材料的相位梯度發射光柵（照片來源：X.Cheng） 

天線和3D打印

使用增材制造來生產天線有一定的局限性。目前市場上存在的工藝不允許混合某些材料——您通常必須在全電介質或全金屬天線之間進行選擇。因此，某些應用程序無法執行。當可以將它們混合時，就需要經歷非常繁瑣的后處理階段或通過工具和基材路徑，這使得增材制造的充分利用變得困難。總而言之，當前的解決方案還不夠。

因此，面對這一觀察，鄭和他的團隊開發了一種新的3D打印平臺。他解釋道：“我們將多材料編程3D打印作為一個多功能通用平臺，用于快速生產幾乎所有類型的3D天線系統。”他們實際上做了什么？它被稱為“電荷編程沉積”（CPD），是一個通過光單體的多材料打印來控制電荷極性的過程。該團隊使用立體光刻技術在不同位置沉積光聚合物，形成一種3D馬賽克。這些光聚合物將在第二步中吸引通過金屬電鍍沉積在3D結構上的金屬離子。這提供了控制最終天線設計的能力。

該團隊補充道：“CPD基本上可以實現任何復雜的3D結構，包括復雜的網絡，并且已經證明了銅的沉積幾乎具有完整的導電性，以及磁性材料、半導體、納米材料以及后者的組合。”她正在考慮制造復雜的天線，但希望走得更遠，目標是使制造過程更快、更容易。

編譯整理：3dnatives