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Mar 18, 2023

종이 메타물질 생산을 위한 자동 드로잉 기계

메타물질은 합성적으로 생성된 복합 물질로 설명됩니다.

메타물질은 재료의 화학적 구성 요소가 아닌 구조화된 미세 구조가 특성을 결정하는 합성으로 생성된 복합 재료로 설명됩니다. 즉, 자연에서는 찾을 수 없는 특성을 지닌 공학적 재료입니다. 난징 대학의 연구원들은 펜과 연필을 사용하여 메타물질을 종이에 옮기는 자동 드로잉 기계를 설계함으로써 이러한 특성을 활용했습니다.

해당 팀의 새로운 논문에서는 전도성 잉크가 포함된 볼펜을 사용하여 도체를 그리고 샤프펜슬을 사용하여 저항기와 저항막을 그리는 새로운 기술을 설명합니다. 이는 컴퓨터로 제어되는 드로잉 기계에 통합되어 증착 공정을 더욱 자동화하고 정확도를 높였습니다. 연구팀을 이끄는 Junming Zhao는 "종이 기반 메타물질은 이전에 잉크젯 인쇄 기술을 사용하여 만들어졌지만 우리의 드로잉 기술은 더 저렴하고 간단하며 더 유연합니다."라고 설명합니다. "우리의 방법은 재구성 가능한 안테나와 금속 렌즈뿐만 아니라 휴대폰이나 기타 소스에서 입사되는 전자기 에너지를 흡수하는 메타물질 장치를 만드는 데 유용할 수 있습니다."

이 기계에는 3개의 스테퍼 모터가 장착되어 있는데, 그 중 2개는 펜이나 연필을 수평면으로 움직이는 데 사용되고, 세 번째 모터는 수직면에서 필기구를 올리거나 내리는 데 사용됩니다. 컴퓨터는 CNC 기계와 마찬가지로 이동 속도를 포함한 드로잉 기계의 특성을 조절합니다. 전도성 잉크 펜과 흑연 연필을 사용하여 연구원들은 독특한 그리기 기술을 사용하여 편광 변환기, 흡수체 및 등각 코딩 메타표면을 포함한 세 가지 종이 기반 재료를 만들었습니다.

그들은 편광 변환기가 90% 이상의 변환 효율로 3.1~6.6GHz 사이에서 선형 편광을 90° 회전할 수 있음을 입증했습니다. 흡수체의 무게는 58.3gm에 불과하고 2.1GHz에서 10.5GHz 사이에서 90%의 흡수율을 가지며, 메타표면은 군용 선박과 항공기에서 레이더 신호를 은폐하는 기술인 레이더 단면적 감소를 위해 개발되었습니다.