Investigadores de la Universidad de Carolina del Norte (North Carolina State University) han presentado un trabajo donde describen las ventajas funcionales de un interesante sistema para construir antenas. Este método constructivo, basado en metales líquidos, puede facilitar en gran medida el desarrollo de dispositivos que utilicen radiofrecuencia en su desempeño. Además, lo novedoso e interesante de la presentación es que el concepto puede ser útil para elementos tan disímiles como una antena o un sensor de choque. Combinando las posibilidades que esto ofrece, en el futuro podríamos tener productos electrónicos con indicadores de abusos o malos tratos. Una ingeniosa manera de construir antenas.
Los equipos que utilizan transmisores o receptores de radio necesitan, de manera obligatoria, una antena para irradiar o recibir la energía útil que se encarga de transportar la información necesaria que convierte en efectivo un enlace. Las antenas, por lo tanto, no son accesorios prescindibles de un desarrollo y desde siempre se han construido con las formas más diversas, y con los materiales más apropiados, según la aplicación. Requieren un tamaño físico invariable que determina la resonancia a una determinada frecuencia y eso las transforma en un componente estanco durante toda su vida útil. Es decir, siempre tendrán una dimensión pre-establecida desde el momento de su fabricación y en consecuencia serán útiles para una única porción del espectro.
Por ejemplo, una antena para Wi-Fi puede ser muy similar a otra utilizada para Bluetooth, sin embargo, los estándares de funcionamiento indican que corresponden a diferentes frecuencias de trabajo y esto desemboca en que sus medidas físicas (sin tener en cuenta su forma) serán diferentes. A mayor frecuencia, antenas más cortas y viceversa. Cuando una antena se construye sobre un PCB estará definida, para siempre, a trabajar en una única banda de frecuencias al igual que una antena flexible, construida sobre papel y destinada a trabajar en RFID. Nunca dejarán de ser antenas fijas, resonantes a una única frecuencia de trabajo.
El estudio realizado por los investigadores de la Universidad de Carolina del Norte permite contar con antenas que pueden variar su longitud de manera precisa y específica a la par de que pueden servir como indicadores de golpes o malos tratos. Las antenas de “formas variables” basan su funcionamiento en el método constructivo que involucra materiales flexibles y metales, como el Galio y el Indio, llevados a un punto eutéctico. Es decir, en determinadas proporciones (adecuadas) la aleación de estos metales puede transformarse desde un estado sólido a uno líquido a temperatura ambiente. Esta propiedad permite entonces, obtener un metal en estado líquido (viscoso) con destacado desempeño para esta función.
La aleación se utiliza, en el trabajo presentado, para llenar pequeños habitáculos o compartimientos de 25 milímetros de largo (L1) los que se separan de otro contiguo (también ocupado con metal líquido) por pequeños “postes” del mismo material aislante que sirve de soporte a la construcción. Una pequeña capa de óxido que se forma de manera natural sobre la aleación permite formar una red o trama que impide el paso del metal desde un sector a otro conteniéndolo y en consecuencia, dándole una longitud física constante y definida. Estas propiedades permiten lograr pequeños dipolos (51 milímetros) (L1 + L1) que mantendrán su forma tanto en aplicaciones rígidas como flexibles. La manera de variar la longitud de la antena y por lo tanto, la frecuencia de trabajo de la misma es ejerciendo presión sobre la zona de los postes separadores. De este modo, la capa de oxido que recubre el metal se rompe, los postes se deforman y el líquido fluye de un compartimiento a otro permitiendo obtener elementos del dipolo de mayor longitud. Por lo que se puede observar en la imagen, el método no permite “acortar” una antena sino que sólo admite la extensión en el tamaño físico.
De esta manera, se puede utilizar este mismo elemento como detector de golpes. Del mismo modo en que se puede alterar el tamaño de la antena en forma voluntaria, también se puede aprovechar este comportamiento para detectar golpes, caídas, malos tratos o abusos. Una antena que no posee las medidas adecuadas para transmitir o para recibir una señal determinada de radio, ofrece (además de un pobre desempeño) un desajuste que el propio equipo podría detectar e indicar al usuario. Por ejemplo, una etiqueta RFID pegada al envoltorio de un paquete, podría indicar si durante un viaje ha sufrido golpes y es aquí donde la misma antena cumple, al mismo tiempo, la función de sensor.
Los investigadores aspiran en un futuro próximo a lograr objetivos que permitan transformar este (por ahora) concepto en una realidad comercial. El primer avance que pretenden alcanzar es una construcción mecánica que les permita una funcionalidad dual, es decir, no sólo extender las dimensiones de la antena sino también, facilitar la obtención de elementos más cortos. Otra de las mejoras esperadas está centrada en la posibilidad de obtener conjuntos mecánicos que permitan su transformación con esfuerzos variables. Esto es, que se puedan alcanzar cambios en las dimensiones con diferentes esfuerzos de presión o acción mecánica. Por ejemplo, que reaccione de un modo a la torsión, de otro a la flexión, de otro al impacto, etc. De esta manera, estas “antenas – sensores” tendrían mayores campos de aplicación y su éxito comercial estaría vinculado tan sólo a optimizar costos.
