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新型石墨烯NFC天线:柔性、轻便、低成本、耐用

2016年12月01日  来源:IntelligentThings  发布:John

新型石墨烯NFC天线:柔性、轻便、低成本、耐用

  石墨烯,作为一种结合多种优良特性的材料,市场前景良好,成为世界各国创新发展战略的重点。然而,在柔性NFC天线制造方面,其应用价值也不可小觑。最近,研究人员们设计制造了一款由石墨烯材料制成的柔性NFC天线。

  什么是石墨烯材料?

  目前为止,石墨烯是世界上最为广泛研究的一种材料。这种研究不仅在科学研究发面,也发展到产业级别。作为世界上首个二维材料,由一层六角形蜂巢结构组成的碳原子组成,从而具有独特而优异的特性。作为目前发现的最轻薄、强度最大、不透水、导电导热性能最强的一种新型材料,石墨烯享有“新材料之王”的美誉。然而,所有这些属性都非常适合下一代近场通信(NFC)天线的制造。

  对于石墨烯材料的相关应用和研究成果,我们之前也多次提及例如双层石墨烯设备控制电子运动,石墨烯笼将硅粒子"关住"以提升锂电池性能,低成本的石墨烯生物传感器芯片:实时检测DNA突变,石墨烯腕带,可以监测血糖并治疗糖尿病。

  什么是NFC技术?

  近场通信(NFC)技术,是保证两个设备之间相互传输数据的一组通信协议。NFC 最大的特点就是:它可以在近距离内(一般5厘米内)无线地传输少量数据。然而,其他通信协议例如蓝牙和Wi-Fi,它们的传输距离达到10米到100米。为什么NFC 技术一般用于识别物体?原因就是在这样近的传输距离内,数据会更加安全,不容易遭受窃取。目前,这项技术的应用领域包括库存、资产、人员、动物的跟踪和管理、非接触式支付系统,安全卡和社交网络。

  新型柔性NFC天线的设计情况简介

  石墨烯旗舰项目(Graphene Flagship)的意大利合作伙伴 CNR-ISOF 的研究显示,石墨烯可用于制造完全柔性的天线。Graphene Flagship 将材料特性、计算机建模和器件工艺相结合,设计了这种天线。它可以利用例如手机之类的近场通信设备交换信息,并且匹配传统金属天线的功能。基于石墨烯的NFC天线是化学惰性的、抗几千次弯曲、并且可以放置在不同标准的柔性基底和丝线上。

  石墨烯为什么适用于柔性NFC天线制造?

  Graphene Flagship 聚合物复合材料研究领域领头人、国家研究委员会(CNR)有机合成和光反应性研究所纳米化学实验室组长 Vincenzo Palermo 是这么说的:

  “现代技术的关键目标就是使用更轻、更廉价、更低能耗和更好循环使用的材料取代传统的金属材料。因为结合了这些优异的性能,所以石墨烯适用于制造完全柔性的NFC天线。”

  测试情况如何?

  Vincenzo Palermo 介绍说:

  制造基于完全柔性石墨烯材料的NFC天线,预示着未来在可穿戴NFC标签方面的应用。这些标签可以和智能手机以及其他电子设备交互。科学家对于几种设计、材料和配置进行了测试。石墨烯天线以薄片的形式覆盖不同的基底例如PET、PVC、聚酰亚胺薄膜,除此之外还有一种(丝/石墨烯)纸张制成的可穿戴天线。这项技术将在柔性电子和通信领域取得长足发展。

  研究人员通过智手机上的NFC阅读器程序,对于完全柔性的石墨烯NFC天线进行了测试。测试由Graphene Flagship 的合作伙伴意法半导体公司开展,无论是平面的或者是固定在弯曲的物体上,都显示了良好的特性。

  前景如何?

  Vincenzo Palermo 进一步指出:

  “我们进行了论证,如果这个方案进展良好,石墨烯天线可以直接用于工作设备上,无需更多的调谐,例如交互设备的软件或者硬件方面。最后,一些完全可工作的石墨烯智能卡已经准备就绪,用于智能钥匙、名片和其他相关的NFC应用。我们将在2016欧洲复合材料展上展示,寻找新的行业合作伙伴,将基于石墨烯的NFC的天线推进到大规模量产。”

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