美国空军研究实验室开发液态金属天线技术

防务电子资讯2020-06-29 08:38:51

液态金属天线指的是在预先设计的管路中填充液态金属,以形成一个嵌入式、物理上可重构的天线。美国空军研究实验室(AFRL)正在研究该技术在雷达上的应用,这项研究工作最早始于AFRL材料实验室进行的在系统中设置冷却管道的方案,通过向管道中注入液态金属可以在结构部件中嵌入某种功能。

在2017年5月18日举办的美国国防部实验室日上,AFRL材料研究科学家Christopher Tabor向《简氏国际防务妄评论》的记者介绍了AFRL目前正在进行的液态金属天线的研究情况。在室温下呈液态的代表性金属是汞,但汞的毒性强。AFRL在开发液体天线时采用的金属是镓而不是水银,因此是无毒的。镓的熔点约为30.5°摄氏度。如果将其与类似铟这样的材料混合,它就会变成一种易熔的合金,熔点会更低。这是一种低于室温的导电流体。液态金属可以在由丙烯酸材料形成的微型通道中流动,形成想要的各种电路,仅通过将液态金属推向不同的位置,就可以对天线进行调整,使天线以完全正交的方式进行工作。这种通道系统可以采用柔性结构进行集成,形成柔性混合电子系统。目前的测试和试验是在实验室内进行的,下一步在飞机上进行试验。AFRL称,目前该项目技术的成熟度修于TRL3级,研究人员认为这种液态天线技术可在7-10年内获得应用。AFRL目前正在用相控阵天线开展类似的研究工作。

任何一种固态金属都有可能因为太长弯折而断裂。而液态天线能在不施加压力的状态下变化成各种形状,弯折也不会导致材料疲劳,甚至能在被裁断之后自我修复。采用液态金属制造天线,可以实现电子线路尺寸、形状以及功能性的改变。这种天线可嵌入建筑物或桥梁的墙面内,当作超高敏感度的应变计来使用,监测建筑结构的安全性。

在现代军用飞机上,根据任务的不同,飞机上需要多种任务设备以及相应的天线。液态天线的意义就在于可以精简飞机上的通信设备,可以用一套天线取代所有这些天线。因此军方的研究目标是开发一种“通道系统”,可以通过对天线进行精细调节来满足某次作战所需的特定的频率范围需求。