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3D新聞

諾獎得主帶隊開發可用石墨烯3D打印Wifi天線的技術

星之球激光 來源:天工社2015-05-28 我要評論(0 )   

3D打印行業(ye) 一直對新興(xing) 材料石墨烯充滿期望。但事實上,十多年來石墨烯的導電性能一直充滿爭(zheng) 議,其爭(zheng) 論的焦點之一就是其是否能夠有效傳(chuan) 播射頻信號。

 3D打印行業一直對新興材料石墨烯充滿期望。但事實上,十多年來石墨烯的導電性能一直充滿爭議,其爭論的焦點之一就是其是否能夠有效傳播射頻信號。

如今,英國曼徹斯特大學的一隊研究人員似乎已經打通了石墨烯和無線傳(chuan) 輸之間的障礙。在他們(men) 最近的一篇論文《可用於(yu) 低成本打印射頻應用的無粘合劑高導電石墨烯層壓板(Binder-Free Highly Conductive Graphene Laminate for Low Cost Printed Radio Frequency Applications)》中,這個(ge) 研究團隊概述了如何通過對石墨烯油墨進行低溫處理以最大限度地利用其導電特質,打印出石墨烯天線。

這篇論文被發表在最近出版的《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。這是一支陣容強大的研究團隊,其中的合作者Andre Geim和Kostya Novoselov因為(wei) 石墨烯的發現而被授予2015年諾貝爾物理學獎。

該團隊獲得了令人印象深刻的成功,他們(men) 發現,經過壓縮,石墨烯層壓板的電導率呈指數式增加至超過50倍之多。


右側(ce) 為(wei) 經過壓縮的石墨烯層壓板

“此外,此處報告的用石墨烯油墨製成的石墨烯層壓板的製造過程簡單,可在低溫(100℃)下進行,顯著降低了製造成本。”研究人員稱。

這顯然會(hui) 對3D打印和石墨烯產(chan) 生巨大的影響,因為(wei) 這種石墨烯油墨將成為(wei) 電子製造的最佳材料。他們(men) 的研究結果對於(yu) 那些希望用石墨烯製造輕質天線的人來說是一個(ge) 非常好的消息,因為(wei) 結果表明石墨烯層壓板確實能夠提供“實際可接受的回波損耗、增益、帶寬和輻射模式。”非常適合於(yu) 用在基於(yu) 射頻識別(RFID)技術的無線傳(chuan) 感器、微芯片等可穿戴設備上。

“這項研究表明,可打印的石墨烯現在可以用於(yu) 商業(ye) 級的低成本射頻應用上。”曼徹斯特大學電氣與(yu) 電子工程學院的研究人員Zhirun Hu說。

當然,還有其他的高導電油墨,如銀,但它通常成本太高。其他的選擇如銅、鋁並不耐用,而且腐蝕很快。但是到目前為(wei) 止,這些材料料還是FRID產(chan) 品中使用的主要材料。

使用一種被稱為(wei) “滾動壓縮(rolling compression)”的方法,研究團隊發現,他們(men) 能夠在本質上增加石墨烯的導電性,並嚐試著用它製造了一個(ge) 功能偶極天線,而它確實在使用無粘合劑石墨烯層壓板在紙上打印成功後產(chan) 生了有效的輻射功率,如上圖所示。

“在製造中,(該石墨烯層壓板)不需要高溫熱退火或真空狀態。這使得它不僅(jin) 可以兼容紙/塑料材料的印刷,而且還顯著降低了製造成本。”研究人員在他們(men) 的論文中稱。

如果碳材料可以在一個(ge) 具體(ti) 的應用中,如製作天線,發揮作用,那麽(me) 它將帶來完美的解決(jue) 方案:即有穩定性和靈活性,而且成本經濟。與(yu) 此同時,可用石墨烯3D打印的天線也將為(wei) RFID可穿戴市場帶來巨大的推出,並開拓出其他的一些應用,如物聯網等。

“問題的關(guan) 鍵是,石墨烯不再僅(jin) 僅(jin) 是一個(ge) 科學奇跡。它將很快為(wei) 我們(men) 的日常生活帶來許多新的應用。”負責協調該項目的諾貝爾獎得主Kostya S. Novoselov 稱。

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