基于二维材料的新型纸基无源微波调控结构研究

基本信息
批准号:61801490
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:27.00
负责人:黄贤俊
学科分类:
依托单位:中国人民解放军国防科技大学
批准年份:2018
结题年份:2021
起止时间:2019-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:关东方,查淞,李高升,陈更辉,刘晨曦,姚理想
关键词:
微波无源器件二维材料纸基电子柔性器件
结项摘要

In recent years, the intensive research on 2D materials has significantly lifted the development of paper based printed electronics. The potentials of the low-cost and environment-friendly graphene-based printing technology on IoT (internet of things) applications such as radio frequency identification (RFID), sensor network, emerge gradually. Aiming to solve the limitations of the 2D materials based paper electronics on functions and manufacturing technology, this project focuses on research of paper based passive microwave components fabricated with various 2D materials and diverse structures. Through the in-depth study on the mechanism of liquid phase exfoliation technology, the highly conductive graphene ink and low-loss isolative boron nitride will be prepared for paper based printed electronics. With help of low-cost and high-efficiency screen printing technology, single-layer, multi-layer and hole-connected multi-layer paper electronics structures can be manufactured. Combining the advanced printing method with the electromagnetic simulations, novel passive components for microwave transmission and manipulation can be designed and fabricated, to meet lower cost and higher performances required from large-scale applications such as IoT and sensor network, etc.

近几年来,二维材料的研究热潮大力地推动了纸基印刷电子的发展。基于低成本、绿色环保的石墨烯印刷技术在射频识别(RFID)、传感器等物联网领域的潜力逐渐显现。为解决目前二维材料纸基电子功能单一、工艺局限等问题,本项目拟开展基于多种二维材料、多种结构形式的纸基无源微波调控结构研究。通过对二维材料液相剥离机理的研究,制备出用于纸基电子印刷的高导电石墨烯、低损耗绝缘氮化硼等功能材料。采用低成本、高效率的丝网印刷增材加工工艺,实现对单层、多层、通连多层等纸基电子结构的加工。在该工艺基础上,结合电磁计算仿真,设计并制备出新型纸基无源微波信号输运及处理器件,满足成本更低、性能更优的物联网、传感网络等应用需求。

项目摘要

石墨烯等二维材料的迅猛发展为纸基印刷电子提供新的发展机会,无源微波调控结构,包括对电磁波进行吸收、散射、透射等特性的调控等为物联网、电磁环境控制、军事电子等提供了新的可能。本项目充分利用石墨烯等复合材料技术发展成果,通过低成本、高效率增材工艺,设计验证基于二维材料的柔性微波调控结构新功能。项目完成了适配柔性纸基无源微波调控结构的石墨烯等二维材料制备、丝网印刷等增材工艺优化等研究,设计并验证了柔性基底共形微波吸收、频率选择表面、散射调控、可调屏蔽吸收等无源微波调控结构,开展了曲面共形类周期电磁结构的单元间耦合分析与快速数值算法等研究,为柔性纸基无源微波调控结构的设计与应用提供了新方法、新思路。项目研究的微波调控结构,包括雷达吸波体、微波散射调控结构等在电磁兼容、伪装隐身、电子对抗领域均有一定的应用前景,拟在后续继续深化研究形成转化效应。基于以上成果在IEEE Trans.Anten.Propag, IEEE AWPL、电波科学学报、电子学报等国内外期刊发表论文10篇,申请发明专利2项,培养军队/省高层次人才1名、博士生1名、硕士生5名。项目经费使用合理,达到了预期成果。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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