石墨烯，作為一種結(jié)合多種優(yōu)良特性的材料，市場前景良好，成為世界各國創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略的重點(diǎn)。然而，在柔性NFC天線制造方面，其應(yīng)用價(jià)值也不可小覷。最近，研究人員們設(shè)計(jì)制造了一款由石墨烯材料制成的柔性NFC天線。

什么是石墨烯材料?

目前為止，石墨烯是世界上最為廣泛研究的一種材料。這種研究不僅在科學(xué)研究發(fā)面，也發(fā)展到產(chǎn)業(yè)級別。作為世界上首個二維材料，由一層六角形蜂巢結(jié)構(gòu)組成的碳原子組成，從而具有獨(dú)特而優(yōu)異的特性。作為目前發(fā)現(xiàn)的最輕薄、強(qiáng)度最大、不透水、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能最強(qiáng)的一種新型材料，石墨烯享有“新材料之王”的美譽(yù)。然而，所有這些屬性都非常適合下一代近場通信(NFC)天線的制造。

對于石墨烯材料的相關(guān)應(yīng)用和研究成果，我們之前也多次提及例如雙層石墨烯設(shè)備控制電子運(yùn)動，石墨烯籠將硅粒子"關(guān)住"以提升鋰電池性能，低成本的石墨烯生物傳感器芯片：實(shí)時檢測DNA突變，石墨烯腕帶，可以監(jiān)測血糖并治療糖尿病。

什么是NFC技術(shù)?

近場通信(NFC)技術(shù)，是保證兩個設(shè)備之間相互傳輸數(shù)據(jù)的一組通信協(xié)議。NFC最大的特點(diǎn)就是：它可以在近距離內(nèi)(一般5厘米內(nèi))無線地傳輸少量數(shù)據(jù)。然而，其他通信協(xié)議例如藍(lán)牙和Wi-Fi，它們的傳輸距離達(dá)到10米到100米。為什么NFC技術(shù)一般用于識別物體?原因就是在這樣近的傳輸距離內(nèi)，數(shù)據(jù)會更加安全，不容易遭受竊取。目前，這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域包括庫存、資產(chǎn)、人員、動物的跟蹤和管理、非接觸式支付系統(tǒng)，安全卡和社交網(wǎng)絡(luò)。

新型柔性NFC天線的設(shè)計(jì)情況簡介

石墨烯旗艦項(xiàng)目(GrapheneFlagship)的意大利合作伙伴CNR-ISOF的研究顯示，石墨烯可用于制造完全柔性的天線。GrapheneFlagship將材料特性、計(jì)算機(jī)建模和器件工藝相結(jié)合，設(shè)計(jì)了這種天線。它可以利用例如手機(jī)之類的近場通信設(shè)備交換信息，并且匹配傳統(tǒng)金屬天線的功能。基于石墨烯的NFC天線是化學(xué)惰性的、抗幾千次彎曲、并且可以放置在不同標(biāo)準(zhǔn)的柔性基底和絲線上。

石墨烯為什么適用于柔性NFC天線制造?

GrapheneFlagship聚合物復(fù)合材料研究領(lǐng)域領(lǐng)頭人、國家研究委員會(CNR)有機(jī)合成和光反應(yīng)性研究所納米化學(xué)實(shí)驗(yàn)室組長VincenzoPalermo是這么說的：

“現(xiàn)代技術(shù)的關(guān)鍵目標(biāo)就是使用更輕、更廉價(jià)、更低能耗和更好循環(huán)使用的材料取代傳統(tǒng)的金屬材料。因?yàn)榻Y(jié)合了這些優(yōu)異的性能，所以石墨烯適用于制造完全柔性的NFC天線。”

測試情況如何?

VincenzoPalermo介紹說：

制造基于完全柔性石墨烯材料的NFC天線，預(yù)示著未來在可穿戴NFC標(biāo)簽方面的應(yīng)用。這些標(biāo)簽可以和智能手機(jī)以及其他電子設(shè)備交互。科學(xué)家對于幾種設(shè)計(jì)、材料和配置進(jìn)行了測試。石墨烯天線以薄片的形式覆蓋不同的基底例如PET、PVC、聚酰亞胺薄膜，除此之外還有一種(絲/石墨烯)紙張制成的可穿戴天線。這項(xiàng)技術(shù)將在柔性電子和通信領(lǐng)域取得長足發(fā)展。

研究人員通過智手機(jī)上的NFC閱讀器程序，對于完全柔性的石墨烯NFC天線進(jìn)行了測試。測試由GrapheneFlagship的合作伙伴意法半導(dǎo)體公司開展，無論是平面的或者是固定在彎曲的物體上，都顯示了良好的特性。

前景如何?

VincenzoPalermo進(jìn)一步指出：

“我們進(jìn)行了論證，如果這個方案進(jìn)展良好，石墨烯天線可以直接用于工作設(shè)備上，無需更多的調(diào)諧，例如交互設(shè)備的軟件或者硬件方面。最后，一些完全可工作的石墨烯智能卡已經(jīng)準(zhǔn)備就緒，用于智能鑰匙、名片和其他相關(guān)的NFC應(yīng)用。我們將在2016歐洲復(fù)合材料展上展示，尋找新的行業(yè)合作伙伴，將基于石墨烯的NFC的天線推進(jìn)到大規(guī)模量產(chǎn)。”