Международный коллектив ученых применил японскую технику резьбы по бумаге для конструирования нового типа антенн. Синтез древнего ручного мастерства и современных технологий открыл перспективу для развития нескольких областей науки.
Киригами — искусство создания объемных бумажных объектов только путем сгибания и разрезания. Изначально эту технику применяли для украшения императорских дворцов и театра изящными фигурами и узорами.
Позже элементы бумажного моделирования появились в оформлении подарков, открыток, издании детских книг-панорам. Сейчас же принципы киригами активно используют в науке — медицине, робототехнике, электронике.
Ученых из Дрексельского университета (США) и Университета Британской Колумбии (Канада) тоже вдохновил японский метод. Вместо бумажных листов исследователи взяли ацетатные и покрыли их электропроводящим составом максена (слоистый материал на основе карбидов или нитридов переходных материалов). На подложку нанесли цепочку из 19 расщепленных кольцевых резонаторов, сделали необходимые разрезы и получили гибкую 3D-конструкцию.
Деформация, или растягивание модели за края, заставляла квадратные резонаторные антенны выдвигаться из 2D-плоскости, изменяя частоту передачи сигналов в диапазонах от двух до 12 гигагерц. При этом матрица с более длинными вырезами киригами и тонкими дорожками наноматериала оказалась более чувствительна к механическим воздействиям, а это привело к непостоянным и невоспроизводимым результатам.
Эксперимент показал, что размеры вырезаемого рисунка напрямую влияют на возможность перенастроить микроволновые антенны под воздействием напряжения.
У разработки, как считают ее авторы, есть потенциал для использования в мягкой робототехнике (при конструировании гибких, адаптивных и безопасных для людей роботов), радиоэлектронике и проведении космических миссий. Тонкие и легкие структуры на основе наноматериалов позволят управлять распространением электромагнитных волн за счет изменения электрических и магнитных свойств поверхности.
Результаты работы ученые описали в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.