印制式的天線及無線傳感器件的研究.pdf

1、印刷電子學(xué)是基于印刷原理的電子學(xué)，利用各種印刷技術(shù)制造電子器件與系統(tǒng)。常用的印刷工藝有絲網(wǎng)印刷、柔性版印刷、凹版印刷、膠印和噴墨打印等。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，天線和傳感器技術(shù)越來越引入重視，印刷電子學(xué)中低成本、高性能的電子器件有望在物聯(lián)網(wǎng)中得到應(yīng)用。本文主要研究的是柔性凹版印刷技術(shù)和基于此技術(shù)印制的天線及無線傳感器件。
　　 文章第一部分是對柔性凹版印刷技術(shù)及其印制式天線的研究。首先，分別使用碳油墨，納米銀油墨和透明導(dǎo)電油墨在銅

2、版紙，聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚酰亞胺(PI)上做印刷測試;通過對油墨的轉(zhuǎn)移效果，圖形的分辨率和薄膜的方塊電阻值的比對，研究了不同導(dǎo)電油墨的特征，得到了印刷不同導(dǎo)電油墨的最佳技術(shù)參數(shù)，為器件的印刷打下基礎(chǔ)。其次，通過學(xué)習(xí)凹版印刷技術(shù)中凹版的制作工藝，制定出實驗印刷版的網(wǎng)穴工藝參數(shù)為120/3/110（用針角度，網(wǎng)穴角度，線密度）。最后，根據(jù)半波偶極子的基本原理及變形折疊偶極子天線的特征，我們設(shè)計出一系列不同形式的共振頻率為0.5

3、 GHz～3 GHz的偶極子天線，并用HFSS微波模擬軟件對其性能進(jìn)行了模擬。結(jié)合柔性凹版印刷技術(shù)，用納米銀油墨在PI襯底上印制天線，通過Agilent5061B網(wǎng)絡(luò)分析儀測試天線性能，并對天線共振頻率的設(shè)計值、模擬值和測試結(jié)果做了分析和對比，成功得到了性能良好的固定頻率的印制式偶極子天線，為印制式無線智能傳感器的研究打下了基礎(chǔ)。
　　 文章的第二部分結(jié)合柔性凹版印刷技術(shù)，印制了無線應(yīng)力傳感器，并研究了其壓力傳感性能。該應(yīng)力傳感

4、器是用氧化石墨烯(GO)為油墨印制而成，經(jīng)過退火處理后，氧化石墨烯被還原為石墨烯?；谑┑奶厥庑阅埽?dāng)外力加載到應(yīng)力傳感器上，石墨烯能夠輕易的發(fā)生形變，從而引起傳感器電性能的變化。根據(jù)法拉利電磁感應(yīng)原理，在一定范圍內(nèi)，測試天線（自制線圈天線）的阻抗會隨著線圈傳感器電性能的變化而變化，這種變化被阻抗分析儀捕捉到，從而實現(xiàn)傳感器的無線應(yīng)力傳感功能。我們先后對無線應(yīng)力傳感器做了有線應(yīng)力傳感測試和無線應(yīng)力傳感測試。在有線測試中，該線圈式應(yīng)力

5、傳感器本身的阻抗和容抗在相應(yīng)的頻率范圍內(nèi)會隨著負(fù)載應(yīng)力的變化而產(chǎn)生相應(yīng)的變化，這種變化的產(chǎn)生是進(jìn)行無線測試的前提，表明石墨烯薄膜對應(yīng)力具有一定的敏感度。無線測試結(jié)果表明，隨著負(fù)載應(yīng)力的增加，測試天線的阻抗在27 MHz～36 MHz時減小，共振頻率有細(xì)微的增加。當(dāng)負(fù)載應(yīng)力達(dá)到100 N時，傳感器對應(yīng)力變化的敏感度高達(dá)48％。基于石墨烯良好的導(dǎo)電性能和其對應(yīng)力的敏感度，我們成功的印制了性能良好的無線應(yīng)力傳感器，對印制式無線智能傳感器在物聯(lián)