Siguiente sintonizador: etiqueta de grafeno UHF!
Con el rápido desarrollo de la ciudad inteligente, industria 4.0 e internet de las cosas, Existe una gran demanda de productos de identificación inteligente RFID en el mercado. RFID (identificación de frecuencia de radio), también conocida como tecnología de identificación por radiofrecuencia, es una tecnología de adquisición automática de datos sin contacto y una de las tecnologías principales de Internet de las cosas. Su principal característica es que la velocidad de recopilación de información es rápida, no necesita el contacto mecánico u óptico, se completa por completo a través de la tecnología de comunicación inalámbrica, puede recopilar simultáneamente cientos de miles de información de objetos en un segundo, la precisión de la recopilación de información es alta. En el presente, Esta tecnología ha sido ampliamente utilizada en casi todos los campos., como el almacenamiento logístico, transporte, seguridad contra la falsificación, pago móvil y así sucesivamente.
- Estado de la investigación
Estados Unidos es un promotor activo de la aplicación de la etiqueta UHF, que lidera el mundo en el campo del establecimiento de estándares RFID, desarrollo y aplicación de tecnología de software y hardware. Los estándares europeos de RFID siguen el estándar EPCglobal liderado por los Estados Unidos. La investigación y el desarrollo de RFID en países europeos y americanos se centra principalmente en la fijación de estándares, fabricación de chips, fabricación de lectores e integración de sistemas. China es el mayor proveedor mundial de etiquetas UHF, y la producción total de etiquetas UHF representa aproximadamente 60% del mundo. Especialmente para etiquetas UHF de alta frecuencia, Básicamente, China se dio cuenta de toda la localización, desde chips hasta antenas..
El principal cuello de botella de la popularización del sistema RFID es el precio, tamaño y adaptabilidad ambiental de la etiqueta UHF. En el presente, La etiqueta UHF se fabrica mediante el método de bobinado de alambre de cobre y el método de grabado de papel de aluminio., y el método de sinterización cerámica se usa básicamente. Los problemas comunes son los siguientes:
(1) Contaminación ambiental;
(2) El sustrato de la etiqueta es único y su campo de aplicación es limitado.;
(3) La eficiencia de fabricación es baja.;
(4) El tamaño de la etiqueta es grande.;
(5) Alto costo;
(6) La precisión de fabricación es baja..
En los años pasados, Muchas instituciones de investigación en el país y en el extranjero creen que la serigrafía de etiquetas UHF con pasta de plata conductora es la tecnología más efectiva para lograr un bajo costo., miniaturización, alta precisión, fuerte adaptabilidad y producción a gran escala. Aunque la tecnología de impresión en el campo de la reproducción de imágenes se caracteriza por la alta velocidad, alta eficiencia, líneas finas y sobreimpresión precisa, debido a la baja conductividad de la pasta de plata conductora y la limitación del mecanismo conductor, solo se puede usar pasta de plata conductora de alto contenido de plata y pantalla de número de cable bajo, que se ven afectados por docenas de factores como la viscosidad de la tinta, extensibilidad, fluidez, presión de raspado, estiramiento de pantalla e interferencia de cable de pantalla, La deformación de la estructura del alambre de la etiqueta UHF impresa, límite áspero, cortocircuito y circuito abierto, La eficiencia de radiación real y la eficiencia de radiación teórica son muy diferentes.. Para resumir, Por un lado, La demanda del mercado de etiquetas electrónicas RFID es cada vez más vigorosa. Por otra parte, La tecnología de fabricación de etiquetas electrónicas RFID todavía tiene problemas como la baja eficiencia, Alto costo, contaminación ambiental, sustrato único, etc.. El mercado necesita nueva tecnología de fabricación para romper la contradicción entre la oferta y la demanda..
1.1 análisis de tendencias y demanda
Con el desarrollo exitoso de materiales de grafeno con alta conductividad por Sir Andre Haim y Sir Konstantin Novo Seaan Love, Premios Nobel de la Universidad de Manchester en el Reino Unido, La disminución del precio del grafeno y la mejora de la calidad del producto estimulan en gran medida la investigación de la aplicación de productos posteriores, como varios tipos de productos electrónicos de grafeno, como líneas conductoras, sensores, monitores médicos, etc.. Debido a la estructura micro topológica del grafeno., tiene alta conductividad. El mecanismo conductor del grafeno es diferente del de las partículas de plata..
1.2 ventajas
Hay dos ventajas en la preparación de pasta conductora compuesta rellena pulverizando grafeno
(1) Fuerte compatibilidad. La pasta de grafeno se puede imprimir en casi todos los sustratos, como películas de plástico., papel, cerámica, ropa de algodón, madera, etc..
(2) Rendimiento de alto costo. En comparación con la pasta de plata conductora existente, la lechada de grafeno tiene una mejor conductividad y una mayor ventaja de costos. Con el desarrollo de la tecnología de producción de grafeno y la disminución de costos, la pasta conductora de grafeno ocupará gradualmente la cuota de mercado. Se estima que la escala de mercado del grafeno en el campo de pasta conductora alcanzará 200 millones de yuanes por 2020.
En el presente, algunos fabricantes extranjeros de sistemas RFID han reiniciado la impresión de productos electrónicos RFID con pasta de grafeno
Investigación sobre tecnologías clave e industrialización de etiquetas., tales como bgtmaterials Limited (BGTM) en el Reino Unido.
sin embargo, No existen otras empresas nacionales que realicen investigación y desarrollo industrial de esta tecnología..
En el presente, La capacidad de producción de grafeno de China se está expandiendo rápidamente, y hay muchos fabricantes de grafeno a gran escala. Por ejemplo, Ningbo Moxi Technology Co., Limitado., Chongqing mohi Technology Co., Limitado., HONGNA New Material Technology Co., Limitado., Jinan Moxi New Material Technology Co., Limitado., Suzhou gerifeng Nano Technology Co., Limitado., Nanjing Xianfeng Nano Technology Co., Limitado., Changzhou 2D Carbon Technology Co., Limitado., todo lo cual puede producir 100 toneladas de grafeno por año.
Según el Informe de investigación sobre las perspectivas de mercado y las oportunidades de inversión de la industria de Internet de las cosas de China en 2017-2022 publicado por el China Business Industry Research Institute, la escala del mercado RFID de China alcanzará 60 mil millones de yuanes en 2018.
Basado en esto, mediante el análisis de los parámetros de rendimiento de las etiquetas UHF, optimizando la capacidad de impresión de la pasta conductora de grafeno, y aplicando tecnología de impresión en huecograbado, La nueva tecnología de fabricación de etiquetas UHF con protección ambiental verde, producción en masa, alta eficiencia, y de alta calidad, El bajo costo y adecuado para varios sustratos se ha convertido en la inevitable tendencia de desarrollo de la industria..
2 métodos de investigación de proyectos
2.1 preparación, modulación y control de dispersión de pasta conductora de grafeno
Debido a la diferente apariencia y propiedades conductoras del grafeno y el polvo conductor de plata, La formulación y el proceso de la pasta conductora a base de grafeno también son diferentes.. La hidrofobicidad del grafeno puede hacer que el grafeno Nano metro
2.1 preparación, modulación y control de dispersión de pasta conductora de grafeno
Debido a la diferente apariencia y propiedades conductoras del grafeno y el polvo conductor de plata, La formulación y el proceso de la pasta conductora a base de grafeno también son diferentes.. La hidrofobicidad del grafeno facilita la aglomeración gracias a la fuerte fuerza de van der Waals. El solvente efectivo puede prevenir la agregación de grafeno y convertirlo en una dispersión estable de grafeno.. Los disolventes ideales son N-metilpirrolidona. (NMP) y dimetilformamida (DMF). En este proyecto, planeamos usar DMF / NMP como solvente para dispersar el grafeno agregando estabilizador (como la etilcelulosa) en la fórmula de suspensión de grafeno, para resolver el problema de que el polvo de grafeno es fácil de aglomerar y difícil de dispersar. El tamaño de partícula y la dispersión de la suspensión de grafeno se midieron mediante un analizador láser del tamaño de partícula para garantizar la dispersión de las partículas de la suspensión de grafeno..
Agregar iniciador UV, resina fotosensible y otros componentes en pasta conductora de grafeno, y optimizando su relación de mezcla, la pasta conductora de grafeno se puede solidificar rápidamente bajo luz ultravioleta, reducir la temperatura de secado de la etiqueta electrónica RFID impresa, acortar el tiempo de secado, mejorar la eficiencia de producción, y puede imprimir etiquetas electrónicas RFID en varios sustratos como papel, película plástica, seda y así sucesivamente. La viscosidad, viscosidad, fluidez, tensión superficial, sequedad, tixotrópico, La propiedad reológica y el tamaño de partícula de la pasta conductora de grafeno se modulan cambiando el aglutinante y los aditivos de la suspensión.. La copa de viscosidad o el viscosímetro Ubbelohde, El medidor de viscosidad de la suspensión y la tensión superficial se utilizan para cumplir con los requisitos de la impresión de huecograbado..
2.2 diseño de antena de etiqueta UHF basada en impresión de pasta conductora de grafeno
Los parámetros principales que afectan el rendimiento eléctrico de la antena de etiqueta UHF son la forma de la antena, estructura de tamaño, características materiales, frecuencia de operación, banda ancha, dirección de polarización, directividad, ganancia, ancho del lóbulo, impedancia, sensibilidad, factores de calidad y entorno de aplicación, etc.. Es necesario equilibrar estos parámetros en el diseño de la etiqueta UHF.
En el software de simulación HFSS o anuncios, ancho de línea de antena de entrada, Espaciado entre líneas, tamaño de flexión, brecha de alimentación, tamaño del anillo de alimentación, recepción de señal electromagnética y conductividad del material de retroalimentación, constante dieléctrica y otros parámetros de diseño para simulación por computadora, como se muestra en la figura 9, la simulación por computadora obtiene la etiqueta UHF pérdida de retorno y distribución de energía, para determinar los parámetros de caracterización del rendimiento eléctrico de la etiqueta UHF, establecer el modelo de datos. Se estudiaron los efectos de la fórmula de pasta conductora de grafeno y los parámetros del proceso de impresión en el rendimiento de la antena.. Se estudia el efecto del espesor de la película de tinta sobre el efecto de la piel y el rendimiento de la antena.. Las características de impedancia de la capa de tinta de grafeno a diferentes potenciales químicos, Se estudia especialmente la influencia de la alta reactancia en la banda UHF sobre la ganancia de la antena de etiqueta UHF.
2.3 control de los parámetros de impresión en huecograbado basados en pasta conductora de grafeno
Según la capacidad de impresión de la pasta conductora de grafeno y los parámetros estructurales de la etiqueta UHF diseñados por simulación por computadora, el número de línea de pantalla apropiado, se determinan la profundidad de malla y la forma del agujero de malla del cilindro de impresión de huecograbado, y se calcula la cantidad de tinta y se ajusta el grosor de la película de suspensión. Apuntando a diferentes sustratos como el papel, película plástica (como mascota, Pi, CPP, etcétera), seda y así sucesivamente, una serie de parámetros del proceso de impresión, como la tensión de enrollar y desenrollar, la presión de imprimir rodillo de impresión de goma, La viscosidad tixotrópica de la lechada, el ángulo de contacto del raspador, velocidad de impresión y sobreimpresión de posicionamiento, se ajustan para obtener el esquema de proceso de impresión óptimo.
2.4 optimizar la temperatura de secado de la película de tinta y la presión de prensado de rodillos
Debido a que la capa de tinta conductora se seca y solidifica en cierta medida, y luego calendario por rodillo, la morfología de la superficie se puede cambiar, la densidad de la capa de tinta se puede aumentar, y la conductividad se puede mejorar mucho. sin embargo, La película de tinta prensada es fácil de causar la amplificación del contorno y la deformación del cable. Ajuste la temperatura y el tiempo de la capa de tinta conductora de grafeno en el canal de curado UV, probar la capacidad de mejora de la conductividad y el grado de deformación del contorno de la capa de tinta, optimizar la temperatura de curado de la película de tinta, tiempo y presión de molienda y otros parámetros del proceso.
2.5 analizar y probar el rendimiento de la etiqueta UHF
Tome la hoja de muestra impresa, pegar el chip, y probar sus parámetros de rendimiento eléctrico, como la frecuencia de trabajo, banda ancha, dirección de polarización, directividad, ganancia, ancho del lóbulo, impedancia, ancho de banda del factor de calidad, directividad, ganancia, pérdida de retorno, factor de calidad, sensibilidad y otros parámetros de rendimiento eléctrico en el analizador de red, como el formato de etiqueta, y probar su distancia de lectura en diferentes entornos de aplicación, verificar y corregir.
Conclusión
A través de los métodos de investigación y rutas técnicas anteriores., esperamos obtener etiquetas electrónicas RFID con alta conductividad y satisfacer las necesidades de la industria de Internet de las cosas, darse cuenta de la fabricación industrial a gran escala de etiquetas electrónicas RFID, completamente libre de desperdicios en el proceso de fabricación, y garantizar la protección del medio ambiente verde. La iteración técnica de la etiqueta de grafeno UHF se convertirá en la próxima salida en la industria de Internet de las cosas.
