可穿戴无线设备 印刷石墨烯墨水的低成本射频天线

科学家们已经移动了石墨烯 – 这种极其坚固且导电的单原子厚碳片 – 是从实验室工作室新奇到商业上可行的新电子应用材料的重要一步。

曼彻斯特大学的研究人员与英国石墨烯制造商BGT Materials Limited一起使用压缩石墨烯油墨印刷了射频天线。研究人员表示，天线的性能足以使其适用于射频识别(RFID)标签和无线传感器。更好的是，天线是灵活的，环保的并且可以廉价地批量生产。研究人员在AIP出版社的应用物理快报杂志上发表了他们的研究结果。

曼彻斯特大学电气与电子工程学院的研究人员Zhirun Hu表示，该研究表明可印刷石墨烯现已可用于低成本射频应用的商业用途。

“重点是石墨烯不再仅仅是一个科学奇迹。它将很快为我们的日常生活带来许多新的应用，”曼彻斯特大学物理与天文学院的Kostya S. Novoselov补充说。项目。

石墨烯得到了墨水

自2004年石墨烯首次被分离和测试以来，研究人员一直在努力实际使用其惊人的电气和机械性能。由石墨烯制造的第一批商业产品之一是导电油墨，其可用于印刷电路和其他电子元件。

石墨烯油墨通常具有低成本和机械柔韧性，优于其他类型的导电油墨，例如由金属纳米颗粒制成的溶液。

为了制造墨水，将石墨烯薄片与溶剂混合，有时加入粘合剂如乙基纤维素以帮助墨水粘附。具有粘合剂的石墨烯油墨通常比不含粘合剂的油墨更好地导电，但是仅在作为绝缘体的粘合剂材料在称为退火的高热过程中被破坏之后。然而，退火限制了可以印刷石墨烯油墨的表面，因为高温破坏了纸或塑料之类的材料。

曼彻斯特大学的研究团队与BGT材料有限公司一起，找到了一种方法来提高石墨烯油墨的导电性，而无需使用粘合剂。他们通过首先印刷和干燥油墨，然后用滚筒压缩它来实现这一点，类似于用压路机压缩新路面的方式。

压缩油墨使其导电率增加了50倍以上，并且所得的“石墨烯层压板”也比用粘合剂制成的先前石墨烯油墨的导电性几乎高两倍。

胡说，压缩油墨的高导电性能够实现有效的射频辐射，是实验中最令人兴奋的方面之一。

为天线，无线传感器等铺平道路

研究人员通过在一张纸上印刷石墨烯天线来测试他们的压缩石墨烯层压板。天津黄先生是该论文的第一作者，也是电气与电子工程学院微波与通信组的博士候选人。该天线的测量长度约为14厘米，横跨3.5毫米，并有效地辐射射频功率。

将电子产品印刷到廉价，灵活的材料(如纸张和塑料)上，可能意味着无线技术，如目前传输识别信息的RFID标签，从牛到汽车零件，都可能变得更加普遍。

Huang说，大多数商业RFID标签都是用铝和铜等金属制成的，昂贵的材料制造工艺复杂，增加了成本。

“基于石墨烯的RFID标签可以通过更简单的工艺和更低的材料成本显着降低成本，”Huang说。曼彻斯特大学和BGT材料有限公司团队计划进一步开发支持石墨烯的RFID标签，以及传感器和可穿戴电子产品。