Следующий тюнер: графен UHF метка!
С быстрым развитием умного города, промышленность 4.0 и интернет вещей, существует большой спрос на интеллектуальные RFID-продукты на рынке. RFID (определение радиочастоты), также известный как технология радиочастотной идентификации, это бесконтактная технология автоматического сбора данных и одна из основных технологий Интернета вещей. Его самая большая особенность - высокая скорость сбора информации, не требует механического или оптического контакта, полностью завершается с помощью технологии беспроводной связи, может одновременно собирать сотни тысяч информации об объекте за одну секунду, высокая точность сбора информации. В настоящий момент, эта технология широко используется практически во всех областях, такие как логистическое складирование, транспорт, защита от подделок, мобильный платеж и т. д..
- Статус исследования
США является активным промоутером применения метки UHF, которая лидирует в мире в области установления стандартов RFID, разработка и применение программных и аппаратных технологий. Европейские стандарты RFID соответствуют стандарту EPCglobal во главе с США.. Исследования и разработки RFID в европейских и американских странах в основном направлены на установление стандартов, производство чипов, изготовление ридеров и системная интеграция. Китай является крупнейшим в мире поставщиком этикеток УВЧ, и общее производство этикеток УВЧ составляет около 60% мира. Специально для высокочастотных меток УВЧ, Китай в основном реализовал всю локализацию от чипов до антенн.
Основным узким местом популяризации системы RFID является цена, размер и экологичность этикетки UHF. В настоящий момент, Метка УВЧ изготавливается методом намотки медной проволоки и методом травления алюминиевой фольги, и керамический метод спекания в основном используется. Общие проблемы заключаются в следующем:
(1) Загрязнение окружающей среды;
(2) Субстрат этикетки один и область его применения ограничена;
(3) Производственная эффективность низкая;
(4) Размер этикетки большой;
(5) Высокая стоимость;
(6) Точность изготовления низкая.
В последние несколько лет, многие исследовательские институты в стране и за рубежом считают, что трафаретная печать этикеток УВЧ с проводящей серебряной пастой является наиболее эффективной технологией для достижения низкой стоимости, миниатюризация, высокая точность, высокая адаптивность и масштабное производство. Хотя технология печати в области воспроизведения изображений характеризуется высокой скоростью, высокая эффективность, тонкие линии и точная печать, из-за плохой проводимости серебряной проводящей пасты и ограничения проводящего механизма, можно использовать только проводящую серебряную пасту с высоким содержанием серебра и экран с низким номером провода, на которые влияют десятки факторов, таких как вязкость чернил, растяжимость, жидкотекучесть, соскабливание, растяжение экрана и интерференция проводов экрана, Напечатанная UHF метка проволочной структуры деформации, грубая граница, короткое замыкание и обрыв, фактическая эффективность излучения и теоретическая эффективность излучения очень разные. Подводить итоги, с одной стороны, спрос на рынке электронных этикеток RFID становится все более активным. С другой стороны, Технология производства электронных меток RFID все еще имеет проблемы, такие как низкая эффективность, высокая стоимость, загрязнение окружающей среды, один субстрат, так далее. рынку нужны новые технологии производства, чтобы преодолеть противоречие между спросом и предложением.
1.1 анализ тенденций и спроса
С успешной разработкой графеновых материалов с высокой проводимостью сэром Андре Хаимом и сэром Константином Ново Сиан Лав, Нобелевские лауреаты Манчестерского университета в Великобритании, Снижение цены на графен и улучшение качества продукции в значительной степени стимулируют исследования в области применения продуктов переработки., такие как различные виды графеновых электронных продуктов, таких как проводящие линии, датчиков, медицинские мониторы, так далее. Из-за микротопологической структуры графена, имеет высокую проводимость. Проводящий механизм графена отличается от такового у частиц серебра.
1.2 преимущества
Есть два преимущества в приготовлении наполненной композитной проводящей пасты путем нанесения порошка графена.
(1) Сильная совместимость. Графеновая паста может быть напечатана практически на всех подложках, таких как пластиковая пленка, бумага, керамика, хлопковая ткань, дерево, так далее.
(2) Высокая стоимость исполнения. По сравнению с существующей проводящей серебряной пастой, графеновая суспензия имеет лучшую проводимость и более высокую стоимость. С развитием технологии производства графена и снижением себестоимости, графен проводящая паста будет постепенно занимать долю рынка. Предполагается, что масштаб рынка графена в области проводящей пасты достигнет 200 миллион юаней 2020.
В настоящий момент, некоторые зарубежные производители RFID-систем возобновили печать RFID-электроники графеновой пастой
Исследование ключевых технологий и индустриализации этикеток, такие как bgtmaterials Limited (BGTM) в Соединенном Королевстве.
тем не мение, нет других отечественных компаний для проведения промышленных исследований и разработок этой технологии.
В настоящий момент, Производственные мощности графена в Китае стремительно растут, и есть много крупных производителей графена. Например, Ningbo Moxi Technology Co., Ltd., Чунцин Мохи Technology Co., Ltd., HONGNA New Material Technology Co., Ltd., Цзинань Мокси Новые Технологии Материалов Co., Ltd., Сучжоу Герифэн Нано Технологии, Ltd., Нанкин Xianfeng Nano Technology Co., Ltd., Чанчжоу 2D Carbon Technology Co., Ltd., все из которых может произвести 100 тонн графена в год.
В соответствии с отчетом об исследовании перспектив рынка и инвестиционных возможностей китайской индустрии Интернета вещей в 2017-2022 выпущен Китайским научно-исследовательским институтом деловой индустрии, Масштабы рынка RFID в Китае достигнут 60 миллиард юаней в 2018.
Основываясь на этом, путем анализа параметров производительности меток УВЧ, оптимизация печатной способности графеновой проводящей пасты, и применение технологии глубокой печати, новая технология производства этикеток УВЧ с экологичной защитой окружающей среды, массовое производство, высокая эффективность, и высокое качество, низкая стоимость и пригодность для различных субстратов стала неизбежной тенденцией развития отрасли.
2 методы исследования проекта
2.1 подготовка, контроль модуляции и дисперсии графенопроводящей пасты
Из-за различного внешнего вида и проводящих свойств графена и проводящего серебряного порошка, Состав и процесс проводящей пасты на основе графена также различны. Гидрофобность графена можно сделать из нанометра графена
2.1 подготовка, контроль модуляции и дисперсии графенопроводящей пасты
Из-за различного внешнего вида и проводящих свойств графена и проводящего серебряного порошка, Состав и процесс проводящей пасты на основе графена также различны. Гидрофобность графена облегчает агломерацию благодаря сильной силе Ван-дер-Ваальса. Эффективный растворитель может предотвратить агрегацию графена и сделать его стабильной дисперсией графена. Идеальными растворителями являются N-метилпирролидон (NMP) и диметилформамид (DMF). В этом проекте, мы планируем использовать DMF / NMP в качестве растворителя для диспергирования графена путем добавления стабилизатора (такие как этилцеллюлоза) в формуле графеновой суспензии, чтобы решить проблему, состоящую в том, что порошок графена легко агломерируется и его трудно диспергировать. Размер частиц и дисперсию графеновой суспензии измеряли с помощью лазерного анализатора размера частиц, чтобы гарантировать дисперсию частиц графеновой суспензии.
Добавление УФ-инициатора, светочувствительная смола и другие компоненты в графеновую проводящую пасту, и оптимизируя его соотношение смешивания, проводящая графеновая паста может быстро затвердеть в ультрафиолетовом свете, снизить температуру сушки напечатанной электронной метки RFID, сократить время сушки, повысить эффективность производства, и может печатать электронные метки RFID на различных подложках, таких как бумага, пластиковая пленка, шелк и тд. Вязкость, вязкость, жидкотекучесть, поверхностное натяжение, сухость, тиксотропный, Реологические свойства и размер частиц графеновой проводящей пасты модулируются путем изменения связующего и добавок суспензии.. Вязкость чашки или вискозиметра Ubbelohde, измеритель вязкости суспензии и поверхностное натяжение используются для удовлетворения требований глубокой печати.
2.2 разработка СВЧ-антенны для этикеток на основе проводящей графеновой пасты печати
Основными параметрами, влияющими на электрические характеристики антенны UHF-метки, являются форма антенны., размерная структура, характеристики материала, рабочая частота, пропускная способность, направление поляризации, направленность, усиление, ширина лепестка, импеданс, чувствительность, факторы качества и среда применения, так далее. эти параметры должны быть сбалансированы в дизайне UHF метки.
В программном обеспечении моделирования HFSS или рекламы, ширина линии входной антенны, межстрочный интервал, размер изгиба, разрыв подачи, размер подающего кольца, прием электромагнитного сигнала и обратная связь материала проводимости, диэлектрическая проницаемость и другие расчетные параметры для компьютерного моделирования, как показано на рисунке 9, компьютерное моделирование позволяет получить возвратные потери UHF-метки и распределение энергии, чтобы определить параметры характеристики характеристик электрической метки УВЧ, установить модель данных. Было изучено влияние формулы графенопроводящей пасты и параметров процесса печати на характеристики антенны.. Изучено влияние толщины пленки краски на скин-эффект и характеристики антенны.. Импедансные характеристики слоя графеновых чернил при разных химических потенциалах, особенно влияние высокого реактивного сопротивления в диапазоне УВЧ на усиление антенны метки УВЧ.
2.3 контроль параметров глубокой печати на основе графенопроводящей пасты
Согласно печатной способности графеновой проводящей пасты и структурных параметров метки УВЧ, разработанной с помощью компьютерного моделирования, соответствующий номер строки экрана, определяется глубина сетки и форма отверстия в цилиндре глубокой печати, и количество чернил рассчитывается, и толщина суспензионной пленки регулируется. Направленный на разные подложки, такие как бумага, пластиковая пленка (такие как домашнее животное, ЧИСЛО ПИ, CPP, и т.п.), шелк и тд, ряд параметров процесса печати, такие как натяжение намотки и разматывания, давление печати резинового оттиска ролика, тиксотропная вязкость суспензии, угол контакта скребка, скорость печати и позиционирование надпечатки, настроены для получения оптимальной схемы процесса печати.
2.4 оптимизировать температуру сушки красящей пленки и давление прижима ролика
Поскольку слой проводящих чернил сушат и отвердевают в определенной степени, а затем в календаре с помощью ролика, морфология поверхности может быть изменена, плотность слоя краски может быть увеличена, и проводимость может быть значительно улучшена. тем не мение, спрессованная чернильная пленка легко вызывает усиление контура и деформацию провода. Отрегулируйте температуру и время нанесения графенопроводящего слоя краски в УФ канале отверждения., проверить способность улучшения проводимости и степень деформации контура слоя краски, оптимизировать температуру отверждения красящей пленки, время и давление измельчения и другие параметры процесса.
2.5 анализировать и тестировать производительность UHF метки
Возьмите распечатанный образец листа., вставить чип, и проверить его электрические параметры производительности, такие как рабочая частота, пропускная способность, направление поляризации, направленность, усиление, ширина лепестка, импеданс, коэффициент качества полосы пропускания, направленность, усиление, обратные потери, фактор качества, чувствительность и другие параметры электрических характеристик сетевого анализатора, такие как формат тега, и проверить его расстояние считывания в различных прикладных средах, проверить и исправить.
Вывод
Через вышеупомянутые методы исследования и технические маршруты, мы надеемся получить электронные метки RFID с высокой проводимостью и удовлетворить потребности индустрии Интернета вещей, реализовать крупномасштабное промышленное производство электронных меток RFID, полностью без отходов в процессе производства, и обеспечить охрану окружающей среды. Техническая итерация графеновой УВЧ-метки станет следующим выходом в индустрии интернет-вещей.
