石墨烯RFID标签印制天线技术
发布时间: 2022-04-07
来源: 科创项目库
基本信息
RFID技术是通过无线射频方式进行非接触双向数据通信,从而达到识别目标和数据交换的目的,被认为是21世纪最具发展潜力的信息技术之一。RFID标签决定了标签的阅读距离和识别率等性能。蚀刻法和印刷法是常用的天线制备技术,蚀刻法成本低,但技术工艺复杂、环境污染严重,印刷法工艺简单,但银、铜导电油墨价格较为昂贵。
本成果以流体动力学方法制备的石墨烯为关键功能材料,制备石墨烯导电油墨,以印刷制备方式实现了高性能RFID天线的低成本绿色生产。目前,石墨烯RFID标签天线方阻已达到*** Ω/mil,阅读距离约10 m,一致性误差小于5%,弯折100次性能变化率小于10%,技术上领先于国际研究机构。未来,本团队计划通过开发无芯片石墨烯RFID标签进一步降低标签成本(约为含芯片标签成本的30%),以提升RFID技术的应用深度与广度。另外,本团队将开发具有传感功能及耐高温等特殊功能的RFID标签,以提升标签的功能集成及附加值。
目前已授权相关国家发明专利5项,申请并授权实用新型3项。已经实现了石墨烯RFID的批量生产与销售,下图为生产车间及RFID成品照片。
主要技术特点如下:
(1) 通过自研的高速射流空化制备技术,实现了RFID原材料石墨烯的高效率制备,具有可控性强、单层比例高、产品性能破坏小、成本低等优点。
(2) 开发了初研+精研工艺,通过慢速初研浸润石墨烯材料,快速精研提升石墨烯分散效果,解决了石墨烯在油墨中的分散难题;
(3) 通过选择合适的尺寸及层数的石墨烯,改进树脂+溶剂+超分散剂配方,石墨烯油墨方阻最低可达到*** Ω/mil,大幅优于日本十条CH8碳浆。
(4) 在印刷环节及后处理环节先后引入多种创新工艺(热辊压和中温热处理等),提升了天线性能,并在天线设计环节通过设计图形实现芯片与天线的阻抗匹配。具体参数如下表所示。
综上所述,借助高质量石墨烯优良的导电性能,通过优化油墨配方、印刷及后处理工艺,实现了高性能低成本RFID标签天线的量产。由于石墨烯油墨不采用贵金属纳米粉体,生产环节简短可靠,标签天线成本实现了大幅下降(仅为印刷法银天线的1/10,蚀刻法铝天线的1/2),具有极高的市场竞争力。目前,本成果已形成年产2000万枚标签的生产能力,普通型RFID标签已通过下游企业的测试认证。