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科技日?qǐng)?bào)記者 金鳳 通訊員 譚鑫
隨著物聯(lián)網(wǎng)、可穿戴設(shè)備等新興技術(shù)蓬勃發(fā)展，由高密度金屬組成的傳統(tǒng)天線已無(wú)法滿足柔性無(wú)線通信設(shè)備的需求，有針對(duì)性地設(shè)計(jì)、制備具有質(zhì)量輕、可共形的柔性射頻天線成為這一領(lǐng)域研究的重中之重。
近日，南京郵電大學(xué)團(tuán)隊(duì)使用具有高電導(dǎo)率、輕質(zhì)柔性、易加工等特性的碳化鈦材料替代傳統(tǒng)金屬，并首次提出了“分子膠水”界面改性工藝和先進(jìn)擠壓印刷技術(shù)相結(jié)合的策略，構(gòu)建了柔性超寬帶碳化鈦單極子天線，實(shí)現(xiàn)了在彎曲狀態(tài)下流暢實(shí)時(shí)的無(wú)線通信傳輸。相關(guān)論文發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然·通訊》并被推薦為“設(shè)備”領(lǐng)域亮點(diǎn)研究。
論文共同通訊作者之一、南京郵電大學(xué)柔性電子“未來(lái)技術(shù)”學(xué)院院長(zhǎng)趙強(qiáng)教授介紹：“柔性天線需要具備輕、薄、柔的特點(diǎn)，而現(xiàn)有的碳化鈦天線都是以介質(zhì)基板、中間黏結(jié)層和碳化鈦傳輸層材料的‘三明治’結(jié)構(gòu)成型，結(jié)構(gòu)復(fù)雜且厚度較大，限制了它在穿戴式等柔性無(wú)線通信設(shè)備上的使用。”
南郵團(tuán)隊(duì)針對(duì)碳化鈦材料在制備柔性天線過(guò)程中遇到的難題，提出“分子膠水”界面改性工藝，首次在介質(zhì)基板上實(shí)現(xiàn)直接打印制備碳化鈦天線。
“我們?cè)谘芯恐惺褂镁鄱喟桶贰肿幽z水’代替中間黏結(jié)層，這種分子膠水厚度非常薄，幾乎可以忽略不計(jì)。它的表面擁有豐富的官能團(tuán)，就像無(wú)數(shù)的‘吸盤’一樣，可以將碳化鈦傳輸層和介質(zhì)基板緊密地結(jié)合在一起，即使在數(shù)千次彎折后，碳化鈦和機(jī)制基板間也不會(huì)發(fā)生分離。”趙強(qiáng)院長(zhǎng)介紹，這是柔性天線能夠穩(wěn)定傳輸無(wú)線寬帶視頻信號(hào)的基礎(chǔ)，柔性碳化鈦天線的成功制備，為解決柔性射頻電路的集成問(wèn)題提供了有效途徑。
物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)展不僅要求無(wú)線射頻電路和天線之間進(jìn)行無(wú)縫集成，同時(shí)要求其能夠在寬頻段進(jìn)行設(shè)備間的通信。南郵團(tuán)隊(duì)研制的柔性碳化鈦天線，其工作涵蓋了WLAN、藍(lán)牙、5G（n41、n78）頻段，可以完整、快速、實(shí)時(shí)地傳輸視頻信號(hào)，并且天線在彎曲狀態(tài)和平坦?fàn)顟B(tài)間進(jìn)行變換時(shí)，帶寬和中心頻率保持良好，當(dāng)天線處于非視線內(nèi)或不同方位角時(shí)，傳輸依然十分穩(wěn)定。
據(jù)悉，該項(xiàng)目首次完成了柔性碳化鈦天線的視頻信號(hào)無(wú)線傳輸實(shí)例，這是南郵材料、電子、通信領(lǐng)域的三個(gè)優(yōu)勢(shì)學(xué)科團(tuán)隊(duì)共同合作，在“柔性電子”交叉學(xué)科領(lǐng)域取得的重要研究成果。
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