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Mar 18, 2023

Une machine à dessiner automatique pour produire des métamatériaux en papier

Les métamatériaux sont décrits comme des matériaux composites synthétiques dont

Les métamatériaux sont décrits comme des matériaux composites créés synthétiquement dont les microstructures structurées, plutôt que les composants chimiques des matériaux, déterminent leurs propriétés. En d'autres termes, ce sont des matériaux d'ingénierie avec des propriétés qui ne se trouvent pas dans la nature. Des chercheurs de l'Université de Nanjing ont capitalisé sur ces propriétés en concevant une machine à dessiner automatique qui utilise des stylos et des crayons pour transférer des métamatériaux sur du papier.

Un nouvel article de cette équipe décrit leur nouvelle technique, qui utilise un stylo à bille avec de l'encre conductrice pour dessiner des conducteurs et des crayons mécaniques pour dessiner des résistances et des films résistifs. Ceux-ci ont été incorporés dans une machine à dessiner contrôlée par ordinateur qui rend le processus de dépôt plus automatique avec une précision accrue. "Bien que les métamatériaux à base de papier aient déjà été fabriqués à l'aide de la technologie d'impression à jet d'encre, notre technique de dessin est moins coûteuse, plus simple et plus flexible", explique Junming Zhao, responsable de l'équipe de recherche. "Notre méthode pourrait être utile pour fabriquer des antennes et des lentilles métalliques reconfigurables ainsi que des dispositifs métamatériaux qui absorbent l'énergie électromagnétique incidente des téléphones portables ou d'autres sources."

La machine est équipée de trois moteurs pas à pas, dont deux sont utilisés pour déplacer le stylo ou le crayon dans un plan horizontal, et le troisième est utilisé pour soulever ou abaisser l'instrument d'écriture dans un plan vertical. Un ordinateur régule les caractéristiques de la machine à dessiner, y compris la vitesse de déplacement, un peu comme une machine CNC. À l'aide de ces stylos à encre conductrice et de ces crayons graphite, les chercheurs ont créé trois matériaux à base de papier, dont un convertisseur de polarisation, un absorbeur et une métasurface de codage conforme, en utilisant leur technique de dessin unique.

Ils ont démontré que le convertisseur de polarisation pouvait faire pivoter la polarisation linéaire de 90° entre 3,1 et 6,6 GHz avec une efficacité de conversion de plus de 90 %. L'absorbeur ne pesait que 58,3 g et avait une capacité d'absorption de 90 % entre 2,1 GHz et 10,5 GHz, tandis que la métasurface a été développée pour la réduction de la section radar, une technique permettant de dissimuler le signal radar dans les navires et les avions utilisés par l'armée.