南郵研究為“柔性天線家族”再添一員

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。

今天（2月15日），記者從南京郵電大學了解到，該校有機電子與信息顯示國家重點實驗室黃維院士、趙強教授團隊和射頻集成與微組裝技術國家地方聯合工程實驗室劉蕾蕾教授團隊在柔性射頻天線領域取得重要進展，南郵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**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Ti3C2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“Devices”領域亮點研究。劉蕾蕾教授、趙強教授和黃維院士為共同通訊作者，趙為為副教授和倪浩博士為共同**作者。

南京郵電大學電子與光學工程學院、柔性電子“未來技術”學院院長、“柔性電子”學科方向帶頭人趙強教授介紹：“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，**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。

在該項研究中，南郵團隊的另一重點則是提升天線的增益和輻射效率。隨著碳化鈦傳輸層厚度的增加，增益和輻射效率逐漸提高。趙強院長說：“我們的研究是希望碳化鈦傳輸層薄但效率高，找到‘輕、薄、柔’的平衡點。實驗使用的碳化鈦是油墨狀的，傳輸層的制作則用到了先進擠壓印刷技術，該項技術可以在室溫的操作環境下方便實現大面積圖案化，整個工作通過一層層的裱涂，可以定點、定量輕松做到改變碳化鈦傳輸層的濃度、厚度，進而得到我們需要的效果。”

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，傳輸效果依然十分穩定。

據悉，該項目**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。

（江蘇廣電融媒體新聞中心/王堯 通訊員/譚鑫 編輯/汪澤）

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