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Mar 18, 2023

Una máquina de dibujo automática para producir metamateriales de papel

Los metamateriales se describen como materiales compuestos creados sintéticamente cuyos

Los metamateriales se describen como materiales compuestos creados sintéticamente cuyas microestructuras estructuradas, en lugar de los componentes químicos de los materiales, determinan sus propiedades. En otras palabras, son materiales de ingeniería con propiedades que no se encuentran en la naturaleza. Investigadores de la Universidad de Nanjing han capitalizado esas propiedades al diseñar una máquina de dibujo automática que utiliza bolígrafos y lápices para transferir metamateriales al papel.

Un nuevo artículo de ese equipo describe su técnica novedosa, que utiliza un bolígrafo con tinta conductora para dibujar conductores y lápices mecánicos para dibujar resistencias y películas resistivas. Estos se incorporaron a una máquina de dibujo controlada por computadora que hace que el proceso de deposición sea más automático con mayor precisión. "Aunque los metamateriales a base de papel se han fabricado anteriormente con tecnología de impresión de inyección de tinta, nuestra técnica de dibujo es más económica, más simple y más flexible", explica el líder del equipo de investigación, Junming Zhao. "Nuestro método podría ser útil para fabricar antenas y metalenses reconfigurables, así como dispositivos de metamateriales que absorban la energía electromagnética incidente de los teléfonos móviles u otras fuentes".

La máquina está equipada con tres motores paso a paso, dos de los cuales se usan para mover la pluma o el lápiz en un plano horizontal, y el tercero se usa para levantar o bajar el instrumento de escritura en un plano vertical. Una computadora regula las características de la máquina de dibujo, incluida la velocidad de movimiento, como una máquina CNC. Usando esos bolígrafos de tinta conductiva y lápices de grafito, los investigadores crearon tres materiales a base de papel, incluido un convertidor de polarización, un absorbente y una metasuperficie de codificación conforme, empleando su técnica de dibujo única.

Demostraron que el convertidor de polarización podía girar la polarización lineal 90° entre 3,1 y 6,6 GHz con una eficiencia de conversión de más del 90 %. El absorbedor pesaba solo 58,3 g y tenía una capacidad de absorción del 90 % entre 2,1 GHz y 10,5 GHz, mientras que la metasuperficie se desarrolló para la reducción de la sección transversal del radar, una técnica para ocultar la señal del radar en barcos y aeronaves utilizada por los militares.