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科技日報記者 金鳳 通訊員 譚鑫
隨著物聯網、可穿戴設備等新興技術蓬勃發展，由高密度金屬組成的傳統天線已無法滿足柔性無線通信設備的需求，有針對性地設計、制備具有質量輕、可共形的柔性射頻天線成為這一領域研究的重中之重。
近日，南京郵電大學團隊使用具有高電導率、輕質柔性、易加工等特性的碳化鈦材料替代傳統金屬，并首次提出了“分子膠水”界面改性工藝和先進擠壓印刷技術相結合的策略，構建了柔性超寬帶碳化鈦單極子天線，實現了在彎曲狀態下流暢實時的無線通信傳輸。相關論文發表于國際學術期刊《自然·通訊》并被推薦為“設備”領域亮點研究。
論文共同通訊作者之一、南京郵電大學柔性電子“未來技術”學院院長趙強教授介紹：“柔性天線需要具備輕、薄、柔的特點，而現有的碳化鈦天線都是以介質基板、中間黏結層和碳化鈦傳輸層材料的‘三明治’結構成型，結構復雜且厚度較大，限制了它在穿戴式等柔性無線通信設備上的使用。”
南郵團隊針對碳化鈦材料在制備柔性天線過程中遇到的難題，提出“分子膠水”界面改性工藝，首次在介質基板上實現直接打印制備碳化鈦天線。
“我們在研究中使用聚多巴胺‘分子膠水’代替中間黏結層，這種分子膠水厚度非常薄，幾乎可以忽略不計。它的表面擁有豐富的官能團，就像無數的‘吸盤’一樣，可以將碳化鈦傳輸層和介質基板緊密地結合在一起，即使在數千次彎折后，碳化鈦和機制基板間也不會發生分離。”趙強院長介紹，這是柔性天線能夠穩定傳輸無線寬帶視頻信號的基礎，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題提供了有效途徑。
物聯網系統的發展不僅要求無線射頻電路和天線之間進行無縫集成，同時要求其能夠在寬頻段進行設備間的通信。南郵團隊研制的柔性碳化鈦天線，其工作涵蓋了WLAN、藍牙、5G（n41、n78）頻段，可以完整、快速、實時地傳輸視頻信號，并且天線在彎曲狀態和平坦狀態間進行變換時，帶寬和中心頻率保持良好，當天線處于非視線內或不同方位角時，傳輸依然十分穩定。
據悉，該項目首次完成了柔性碳化鈦天線的視頻信號無線傳輸實例，這是南郵材料、電子、通信領域的三個優勢學科團隊共同合作，在“柔性電子”交叉學科領域取得的重要研究成果。
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