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3D新聞

諾獎(jiǎng)得主帶隊(duì)開發(fā)可用石墨烯3D打印Wifi天線的技術(shù)

星之球激光 來(lái)源:天工社2015-05-28 我要評(píng)論(0 )   

3D打印行業(yè)一直對(duì)新興材料石墨烯充滿期望。但事實(shí)上,十多年來(lái)石墨烯的導(dǎo)電性能一直充滿爭(zhēng)議,其爭(zhēng)論的焦點(diǎn)之一就是其是否能夠有效傳播射頻信號(hào)。

 3D打印行業(yè)一直對(duì)新興材料石墨烯充滿期望。但事實(shí)上,十多年來(lái)石墨烯的導(dǎo)電性能一直充滿爭(zhēng)議,其爭(zhēng)論的焦點(diǎn)之一就是其是否能夠有效傳播射頻信號(hào)。

如今,英國(guó)曼徹斯特大學(xué)的一隊(duì)研究人員似乎已經(jīng)打通了石墨烯和無(wú)線傳輸之間的障礙。在他們最近的一篇論文《可用于低成本打印射頻應(yīng)用的無(wú)粘合劑高導(dǎo)電石墨烯層壓板(Binder-Free Highly Conductive Graphene Laminate for Low Cost Printed Radio Frequency Applications)》中,這個(gè)研究團(tuán)隊(duì)概述了如何通過(guò)對(duì)石墨烯油墨進(jìn)行低溫處理以最大限度地利用其導(dǎo)電特質(zhì),打印出石墨烯天線。

這篇論文被發(fā)表在最近出版的《Applied Physics Letters》,其研究成員包括Xianjun Huang、Ting Leng、Xiao Zhang、Jia Cing Chen、Kuo Hsin Chang、Andre K. Geim、Kostya S. Novoselov和 Zhirun Hu。這是一支陣容強(qiáng)大的研究團(tuán)隊(duì),其中的合作者Andre Geim和Kostya Novoselov因?yàn)槭┑陌l(fā)現(xiàn)而被授予2015年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

該團(tuán)隊(duì)獲得了令人印象深刻的成功,他們發(fā)現(xiàn),經(jīng)過(guò)壓縮,石墨烯層壓板的電導(dǎo)率呈指數(shù)式增加至超過(guò)50倍之多。


右側(cè)為經(jīng)過(guò)壓縮的石墨烯層壓板

“此外,此處報(bào)告的用石墨烯油墨制成的石墨烯層壓板的制造過(guò)程簡(jiǎn)單,可在低溫(100℃)下進(jìn)行,顯著降低了制造成本。”研究人員稱。

這顯然會(huì)對(duì)3D打印和石墨烯產(chǎn)生巨大的影響,因?yàn)檫@種石墨烯油墨將成為電子制造的最佳材料。他們的研究結(jié)果對(duì)于那些希望用石墨烯制造輕質(zhì)天線的人來(lái)說(shuō)是一個(gè)非常好的消息,因?yàn)榻Y(jié)果表明石墨烯層壓板確實(shí)能夠提供“實(shí)際可接受的回波損耗、增益、帶寬和輻射模式。”非常適合于用在基于射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)的無(wú)線傳感器、微芯片等可穿戴設(shè)備上。

“這項(xiàng)研究表明,可打印的石墨烯現(xiàn)在可以用于商業(yè)級(jí)的低成本射頻應(yīng)用上。”曼徹斯特大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院的研究人員Zhirun Hu說(shuō)。

當(dāng)然,還有其他的高導(dǎo)電油墨,如銀,但它通常成本太高。其他的選擇如銅、鋁并不耐用,而且腐蝕很快。但是到目前為止,這些材料料還是FRID產(chǎn)品中使用的主要材料。

使用一種被稱為“滾動(dòng)壓縮(rolling compression)”的方法,研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn),他們能夠在本質(zhì)上增加石墨烯的導(dǎo)電性,并嘗試著用它制造了一個(gè)功能偶極天線,而它確實(shí)在使用無(wú)粘合劑石墨烯層壓板在紙上打印成功后產(chǎn)生了有效的輻射功率,如上圖所示。

“在制造中,(該石墨烯層壓板)不需要高溫?zé)嵬嘶鸹蛘婵諣顟B(tài)。這使得它不僅可以兼容紙/塑料材料的印刷,而且還顯著降低了制造成本。”研究人員在他們的論文中稱。

如果碳材料可以在一個(gè)具體的應(yīng)用中,如制作天線,發(fā)揮作用,那么它將帶來(lái)完美的解決方案:即有穩(wěn)定性和靈活性,而且成本經(jīng)濟(jì)。與此同時(shí),可用石墨烯3D打印的天線也將為RFID可穿戴市場(chǎng)帶來(lái)巨大的推出,并開拓出其他的一些應(yīng)用,如物聯(lián)網(wǎng)等。

“問(wèn)題的關(guān)鍵是,石墨烯不再僅僅是一個(gè)科學(xué)奇跡。它將很快為我們的日常生活帶來(lái)許多新的應(yīng)用。”負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)該項(xiàng)目的諾貝爾獎(jiǎng)得主Kostya S. Novoselov 稱。

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