5-5 柔性通信器件在线视频

下面我给大家介绍一下柔性通信器件

柔性器件与运动体 变形体 生物体

方便地集成

实现接触式信息的监测

极大提升信息获取的技术水平

但要实现信息与外围终端的

便捷交互

拓宽其应用的便捷性

还需要解决信息的传输问题

信息无线通信技术是柔性电子技术的

重要研究内容

目前 柔性无线通信器件主要采用

近场通信技术

也称NFC

因此 我们主要介绍柔性NFC相关的

特点以及进展

一个完整的NFC系统

包括NFC读写器和NFC标签

NFC读写器向外发射固定频率的

电磁波

处于电磁波范围内的NFC标签

接受到电磁波

并进行应答

完成信息的交互和能量的传输

标准的NFC标签

由一个NFC芯片和一个

收发频率

为13.56兆赫兹的天线线圈

组成

在柔性无线传感系统中

采集数据的传感电路

与NFC标签集成

则可以实现无线的数据发送

那么问题则转变为

如何实现NFC标签电路的柔性化

我们日常接触的NFC标签质硬

不可变形

因为它们采用的是刚性衬底

硬质封装的缘故

这些NFC标签无法直接兼容

柔性器件系统

要实现柔性NFC标签

需要从构成NFC标签的

信号预处理芯片和信号的收发天线

两个因素入手

一是减小预处理芯片的厚度

使其可弯曲

二是在柔性衬底上要制备柔性

可拉伸的天线

全柔性NFC芯片应该还需要一段

时间的探索

但超薄NFC裸片则可通过芯片

减薄技术在短期内快速实现

在此我们不扩展来讲

可延展NFC通信天线最直接的

实现途径是用液态金属

制备其天线导电线圈

主要实施方法是在柔性材料内部

预制出天线形状的腔道

然后注入液态金属

最后进行封装

由于液态金属的流动性

该天线可发生很大的机械变形

而不破坏电路的连通性

液态金属天线可拉伸

可折叠

可扭转

可承受的机械变形很大

那么在变形后

天线电磁特性

比如中心频率和辐射方向角

会发生多大的变化呢

有研究对平面倒锥液态金属天线

进行拉升 在40%的拉伸

变形下

天线的保持回波损耗几乎不变

另一研究对环形

液态金属天线进行

单轴拉伸

双轴拉伸

扭转和折叠的测试

天线辐射方向图和辐射效率的

变化量非常小

在有限变形的情况下

液态金属天线的频率和辐射方向角

发生较小的变化

保证了天线性能的稳定性

但是

当几何形态或变形量非常大时

柔性天线的性能仍然会发生

很大变化

利用天线的变形特性

主动控制天线的变形和形态

可实现电磁特性的重构

比如极化方式

工作频率

辐射方向图等

满足不同信号传输需求

实现单一天线具备多种天线性能

这种主动调控的方式可以是

机械拉伸来实现天线物理长度的变化

从而来调控频率 辐射方向图

也可以是通过逻辑电路或

电化学反应控制微结构的开关

实现液态金属选择性连通

调控天线参数

液态金属的缺点是

天线的腔道容易受到气压变化的影响

液体封装的长期可靠性总会

让人担忧

因此

这里再介绍另一种基于可延展

薄膜金属导线的柔性天线

实现途径

它采用蛇形可延展结构金属薄膜导线

作为天线线圈

在上下表面用可拉伸的软硅胶

封装集成

为降低超薄薄膜的金属线

与柔性的衬底封装间的应变梯度

提升抗拉伸的韧性

通常在蛇形薄膜金属线圈上下表面

采用聚酰亚胺薄膜作为

保护层

近年来先后报道了许多

基于蛇形NFC天线通信的

柔性传感器件

比如可贴在颈部的

柔性无线心电监测器件

贴在额头的监测面部光照度的

柔性光照监测器件

贴在手臂上

监测人体皮肤失水状况的

柔性汗液监测器件

又比如 通过与柔性NFC

驱动电路的集成

柔性光遗传学刺激及传感器

可完全植入动物的头部

脊柱

膀胱以及皮下

实现完全无外接导线的光遗传学

实验观测

既降低了生物体的创伤

又提高了实验数据获取的便捷性

这些进展说明

柔性NFC可适应人体的皮肤组织

共形贴合的需求

在穿戴式植入式柔性皮肤电子

的应用方向技术上可行

具有重要的应用价值