MIT entwickelt verformbare Meta-Antenne für mehrere Funkstandards

Forscher am renommierten Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben eine neuartige Antenne entwickelt, die ihre Frequenz­bereiche durch Veränderung ihrer Form anpassen kann. Das kann Platz, Material und Energie sparen.

Flexibles Bauteil

Das flexible Bauteil, das als "Meta-Antenne" bezeichnet wird, basiert auf sogenannten Metamaterialien - speziellen Werkstoffen, deren Eigenschaften nicht vom Material selbst, sondern von ihrer geometrischen Struktur bestimmt werden. Im Unterschied zu herkömmlichen, starren Metallstäben lässt sich die Meta-Antenne verformen.

Durch Biegen, Strecken oder Zusammendrücken ändern sich ihre Resonanzfrequenzen. Damit kann ein einziges Gerät verschiedene Funkstandards unterstützen. Einsatzmöglichkeiten reichen von der drahtlosen Energieübertragung für tragbare Geräte über Bewegungsverfolgung in Augmented-Reality-Anwendungen bis hin zu flexibler Kommunikationstechnik. Prototypen der Meta-Antenne "Das Besondere an Metamaterialien ist, dass sich mit ihrer geometrischen Struktur die Komplexität mechanischer Systeme stark reduzieren lässt", erklärte Studienleiterin Marwa AlAlawi, Maschinenbau-Doktorandin am MIT. Ein Prototyp zeigte bereits, dass die Antenne ihre Resonanzfrequenz um 2,6 Prozent verschieben kann - genug, um in einem Kopfhörer unterschiedliche Betriebsmodi zu ermöglichen.

Gefertigt wird die Antenne, indem eine Gummischicht mit einem Laser zugeschnitten und anschließend mit einer leitfähigen Beschichtung versehen wird. Um die Haltbarkeit zu gewährleisten, erhielt die Struktur zusätzlich eine flexible Acrylschicht. In Tests erwies sich die Konstruktion als äußerst robust: Sie überstand mehr als 10.000 Verformungen ohne Schaden.

Weiterentwicklung läuft

Neben klassischer Signalübertragung eröffnet die Meta-Antenne auch neue Möglichkeiten der Sensorik. Da Frequenzänderungen Rückschlüsse auf Formveränderungen zulassen, kann sie etwa die Atmung einer Person registrieren oder als "smarter Vorhang" auf veränderte Lichtverhältnisse reagieren. Auch im Bereich Wearables sind Anwendungen denkbar: Ein Kopfhörer könnte allein durch Verformung zwischen Geräuschunterdrückung und Transparenzmodus wechseln.

Um die Technologie zugänglicher zu machen, hat das MIT-Team zudem ein digitales Konstruktionswerkzeug entwickelt. Damit lassen sich maßgeschneiderte Antennen am Computer entwerfen, simulieren und anschließend mit dem Laser präzise herstellen. Für die Zukunft planen die Forschenden dreidimensionale Varianten der Meta-Antenne, erweiterte Funktionen für ihr Design-Tool und eine noch höhere Materialbeständigkeit.


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