2024-02-29 カナダ・ブリティッシュコロンビア大学(UBC)
・ UBC と米ドレクセル大学が、金属製のアンテナや導波管等の部品を代替する可能性を提供する、2D 化合物の MXenes とポリマーを組み合わせた新しい化合物を開発。
・ MXenes はナノレベルの薄さの導電性のフレーク状で、純水中での分散で添加剤なしで様々な表面に付着させることができる。その表面は、空気乾燥後に導電性となる。
・ これは、金属の溶融や蒸発、真空状態や高温度を不要とした、室温下での金属被覆法のようなもの。MXenes の中でも炭化チタン MXene は導電性に最も優れている。
・ 音や光波の移動を促進する導波管等の、従来より銀、真鍮や銅等の金属で製造されている構成部品に匹敵する性能に加え、超軽量性、低コストや製造の簡易性といった利点を提供する。
・ 3D プリント作製したナイロンベースの部品に MXenes を統合し、マイクロ波信号をより効率的に誘導するチャネル構造を作製。このような軽量な構成部品の 3D プリント作製手法は、航空宇宙・人工衛星産業の電気通信デバイスの従来の設計・製造方法に影響を及ぼす可能性がある。
・ MXene でコーティングしたポリマーベースの 3D プリント製アンテナや、通信デバイスの宇宙での利用の可能性について検討を予定。シャトルトランスポーターのペイロードの軽減により、より多くの選択肢をエンジニアらに提供できる。
・ MXene でコーティングしたポリマーベースの通信用部品について、仮特許を取得済み。
・ 本研究は、カナダ国防総省(DND)、自然科学・工学研究会議（NSERC）および米国立科学財団(NSF)が支援した。
URL: https://news.ok.ubc.ca/2024/02/29/ubco-researchers-create-new-compound-to-build-space-age-antennas/
＜NEDO海外技術情報より＞
関連情報
Materials Today 掲載論文(アブストラクトのみ；全文は有料）
MXene guides microwaves through 3D polymeric structures
URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1369702123004133?via%3Dihub
Abstract
With the advances in space technology, weight reduction of components has been a paramount, yet challenging task. Additive manufacturing with high-performance polymers can realize lightweight and complex geometries that can also be manufactured on board. Yet polymers are electromagnetically inefficient for applications requiring electrical conductivity, such as guiding microwave signals. This work presents high-efficiency and lightweight additively-manufactured microwave components enabled by MXene coating. The waveguiding functionality was observed from 8 to 33 GHz, covering low earth orbit (LEO) frequencies, with a power-handling capability of up to 10 dB and a transmission coefficient of 93 %. After a single dip-coating cycle, the polymer waveguide performed only 2 % below an eight times heavier metallic equivalent. Frequency/polarization filtering was enabled by implementing special geometries, and a range of microwave functionalities, including resonance, was demonstrated. The MXene-coated components can replace 3D-printed and bulk metals, greatly decreasing weight and cost in space, and also in various terrestrial applications.
