Flexible Antenne aus flüssigem Metall

Antenne aus flüssiger Metalllegierung kann verformt, geknickt und gedehnt werden

Wissenschaftler aus den USA haben eine Dipolantenne entwickelt, die aus einer flüssigen Metalllegierung besteht. Das Metall wird in feine Kanäle in einem Kunststoff geleitet und passt sich den Verformungen der Hülle an. Das macht die Antenne nicht nur bruchsicher, sondern auch für verschiedene Frequenzbereiche einsetzbar.

Das Team um Michael Dickey von der Universität des Bundesstaates North Carolina in Raleigh hat eine flexible Dipolantenne konstruiert. Sie könne geknickt, gestreckt oder verdreht werden, ohne dass sie kaputtgehe, erklärt Dickey.

Flüssiges Metall

Die Antenne besteht aus einer Legierung der Metalle Gallium und Indium und zeichnet sich dadurch aus, dass sie bei Zimmertemperatur flüssig ist. Als Gehäuse der Antenne dient ein Träger aus dem flexiblen Kunststoff Polydimethylsiloxan (PDMS), der für die mechanischen Eigenschaften der Antenne verantwortlich ist.

Antenne aus flüssigem Metall (Foto: Universität des Bundesstaates North Carolina)

Die Metalllegierung wird in haarfeine Kanäle in dem Substrat geleitet. Sobald sich die die Kanäle gefüllt haben, bildet sich eine feine Haut. Die hält die Legierung in Form. In den Kanälen bleibe das Metall aber flüssig, so dass sich die Antenne an jede Verformung des Trägermaterials anpassen könne, erklärt Dickey.

Knicken, dehnen, schneiden

Die Wissenschaftler haben die Antenne verdreht, gefaltet und geknickt - sie funktionierte weiterhin. Selbst Messer können ihr nur bedingt etwas anhaben: Die Forscher probierten aus, was wohl passiert, wenn sie in den Kanal hineinschnitten. In den meisten Fällen floss die Metalllegierung wieder zurück und bildete wieder eine Antenne. Klappte das nicht, reichte es unter Umständen aus, die Enden wieder zusammenzudrücken. Die Tatsache, dass das Material oxidiert und eine Haut bildet, erwies sich dabei als hilfreich. Schließlich konnten die Wissenschaftler die Antenne um beinahe das Anderthalbfache dehnen.

Das hat nicht nur den Vorteil, dass die Antenne durch Verbiegen oder Verformen nicht brechen kann. Es vergrößere auch ihren Einsatzbereich, erklärt der Wissenschaftler. Die Größe einer Antenne bestimmt ihre Resonanzfrequenz. Durch Änderung ihrer Größe kann sie verschiedene Frequenzbereiche abdecken.

Antennen für Brücken

Flexibilität und Stabilität sollen die Antennen vielfältig in mobilen Geräten einsetzbar machen. Vor allem das Militär könne davon profitieren, dass sie gefaltet transportiert und dann am Einsatzort auseinandergenommen werden können. Allerdings seien auch ganz neue Anwendungen denkbar: So könnte die Legierung in einen Silikonmantel gehüllt in Bauwerke wie Brücken eingelassen werden. Dehnt sich die Brücke aus, passt sich die Antenne an, verändert ihre Resonanzfrequenz und gibt so drahtlos Auskunft über den Zustand des Bauwerkes.

Die Wissenschaftler haben ihre Entwicklung in dem Fachmagazin Advanced Functional Materials beschrieben.