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科技日报记者 金凤 通讯员 谭鑫
随着物联网、可穿戴设备等新兴技术蓬勃发展，由高密度金属组成的传统天线已无法满足柔性无线通信设备的需求，有针对性地设计、制备具有质量轻、可共形的柔性射频天线成为这一领域研究的重中之重。
近日，南京邮电大学团队使用具有高电导率、轻质柔性、易加工等特性的碳化钛材料替代传统金属，并首次提出了“分子胶水”界面改性工艺和先进挤压印刷技术相结合的策略，构建了柔性超宽带碳化钛单极子天线，实现了在弯曲状态下流畅实时的无线通信传输。相关论文发表于国际学术期刊《自然·通讯》并被推荐为“设备”领域亮点研究。
论文共同通讯作者之一、南京邮电大学柔性电子“未来技术”学院院长赵强教授介绍：“柔性天线需要具备轻、薄、柔的特点，而现有的碳化钛天线都是以介质基板、中间黏结层和碳化钛传输层材料的‘三明治’结构成型，结构复杂且厚度较大，限制了它在穿戴式等柔性无线通信设备上的使用。”
南邮团队针对碳化钛材料在制备柔性天线过程中遇到的难题，提出“分子胶水”界面改性工艺，首次在介质基板上实现直接打印制备碳化钛天线。
“我们在研究中使用聚多巴胺‘分子胶水’代替中间黏结层，这种分子胶水厚度非常薄，几乎可以忽略不计。它的表面拥有丰富的官能团，就像无数的‘吸盘’一样，可以将碳化钛传输层和介质基板紧密地结合在一起，即使在数千次弯折后，碳化钛和机制基板间也不会发生分离。”赵强院长介绍，这是柔性天线能够稳定传输无线宽带视频信号的基础，柔性碳化钛天线的成功制备，为解决柔性射频电路的集成问题提供了有效途径。
物联网系统的发展不仅要求无线射频电路和天线之间进行无缝集成，同时要求其能够在宽频段进行设备间的通信。南邮团队研制的柔性碳化钛天线，其工作涵盖了WLAN、蓝牙、5G（n41、n78）频段，可以完整、快速、实时地传输视频信号，并且天线在弯曲状态和平坦状态间进行变换时，带宽和中心频率保持良好，当天线处于非视线内或不同方位角时，传输依然十分稳定。
据悉，该项目首次完成了柔性碳化钛天线的视频信号无线传输实例，这是南邮材料、电子、通信领域的三个优势学科团队共同合作，在“柔性电子”交叉学科领域取得的重要研究成果。
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