NFC/RFID智能标签及其制造方法和应用与流程

文档序号:12916172阅读:1405来源:国知局
NFC/RFID智能标签及其制造方法和应用与流程

本发明涉及nfc/rfid领域,特别涉及一种nfc/rfid智能标签及其制造方法和应用。



背景技术:

rfid是非接触射频识别(radiofrequencyidentification)的缩写,nfc(nearfieldcommunication)是一种短距高频的无线电技术,是由rfid演变而来。nfc/rfid是一种非接触的近距离自动识别技术,其基本原理是利用射频信号或电磁场耦合的能量传输特性实现对物体的自动识别。nfc/rfid技术经过几十年的发展,已经成为物联网感知层的重要组成部分。该技术具有抗干扰能力强、存储信息量大、非接触、使用寿命长、可多标签识别、响应速度快等特点,已被广泛应用于公共交通、人员身份识别、车辆管理、自动收费、门禁管理等领域。

rfid技术中所衍生的产品大概有三大类:无源rfid产品(passivetag)、有源rfid产品(activetag)、半有源rfid产品(semi-passivetag)。无源rfid没有内装电池,有源rfid内装有电池,半无源rfid部分依靠电池工作。其中,无源rfid产品发展最早,也是发展最成熟,市场应用最广的产品。比如,公交卡、食堂餐卡、银行卡、宾馆门禁卡、二代身份证等。根据工作频段的不同,无源rfid系统通常分为低频、高频和超高频系统。随着工业自动化和机器人时代的到来,nfc/rfid技术会越来越广泛的应用于更多的系统和行业中。

nfc/rfid标签是将导电材料附着在基材上制成天线,并与电路整合起来,从而实现信号的传递。但目前应用的天线中导电材料通常为金属,透光性很差,即使采用透明基材,也会在部分应用环境中会产生遮挡,同时金属天线的柔韧性也很差,没有办法承受多次弯曲,容易造成天线的失效,无法匹配柔性基材使用,限制了nfc/rfid的应用范围。

此外,目前nfc/rfid的制作方法主要包括绕线法、蚀刻法、电镀法、喷墨打印法和印刷法,其中批量化制备nfc/rfid主要采用印刷法以及蚀刻法,以卷对卷的方式实现工业化制备。

蚀刻法即减成法制作技术,其制作流程是在基材上层压金属箔片,然后在金属箔片上涂覆光敏刻蚀剂,在刻蚀剂表面贴上一层薄膜电路图形照片底版后进行曝光处理,曝光后把未发生化学反应的刻蚀剂除去,最后刻蚀掉暴露出来的金属箔层,从而获得rfid天线。

但蚀刻法在实际应用中存在以下问题:

a.天线在蚀刻前应先印刷上抗蚀膜,而抗蚀膜印刷精度比较低,只适用于加工线宽0.2mm以上的图形;

b.侧蚀会严重影响印制导线的精度,给制作精细导线带来困难甚至无法实现;

c.蚀刻过程中还存在突沿过度等弊病,在导线的两点之间形成电的桥接,引起导线短路;

d.比较厚的金属(如铜、铝等)箔不宜采用此方法,因为比较低的蚀刻速度会造成非常严重的侧蚀;

e.在连续的线路板蚀刻中,蚀刻速率难以做到非常一致,蚀刻的线路板不够均匀;

f.对于薄铜箔的蚀刻,必须保证不被擦伤或划伤,较剧烈的振颤都有可能划伤铜箔,影响最终产品;

g.铜或铝对水的污染是蚀刻法生产中普遍存在的问题,并且氨碱蚀刻液的使用更加重了这个环境污染问题。

常见的印刷法包括胶印、凹印、柔性印刷与丝网印刷等。其中,丝网印刷rfid天线的过程是用刮刀施加压力给导电油墨和网版,导电油墨透过带有图案的网版而形成天线图案。导电油墨按导电材料的性质可分为无机系和有机系,目前在导电油墨印刷中主要是使用无机系导电油墨,主要有碳浆、银浆等导电油墨。

印刷法在实际应用中也存在以下问题:

a.导电材料填充料和粘合剂基料的配合比例要求严格,如果粘合剂用量远远超过了导电材料,墨膜固化后导电材料不能连结成链状排列,导电性不稳定;反之,当导电材料加入量超过临界体积浓度时,也不能得到导电性好的导电墨膜;

b.必须使用溶剂来溶解粘合剂树脂,但溶剂会导致导电材料的导电性变得不稳定,此外,溶剂挥发速度还会影响印刷适性;

c.使用的助剂主要有分散剂、流平剂、增稠剂、增塑剂、润滑剂、金属导电材料的防氧化剂等,一般来说,油墨助剂加入量过多会影响导电性;

d.油墨的挠性不够好,可能在折弯的地方折断或者即使没折断但电阻值也会增大造成产品不能使用;

e.油墨粘着强度需要非常强,否则容易从基材上脱落;

f.油墨中导电粒子分散不均匀导致油墨电阻率会产生偏差;

g.油墨的干燥速度不易控制,容易发生网孔堵塞;

h.油墨的干燥固化要求苛刻,干燥不彻底的导电图形往往要比干燥彻底的图形阻值高数十倍以上。

总而言之,蚀刻法存在产品精度不高以及环境不友好的问题,印刷法存在油墨处理复杂、电阻容易不均匀、与基材的附着力不够强等多处缺陷。

因此,目前急需一种透光性好、柔韧性好、与基材附着力强、电阻均匀、制造精度高、生产方式简单并且环境友好的nfc/rfid标签。



技术实现要素:

本发明的目的旨在解决目前工艺中存在的天线不透明、柔韧性较差、制造精度比较低、与基材的附着力不强、工艺复杂并且污染环境等问题,提供一种具有高透光性、高导电性、良好的柔韧性并且与基材附着力强的nfc/rfid,并且该天线既可以设计成低频(lf)天线也可以设计成高频(hf)、超高频(uhf)以及微波(mw)天线。

为了达到上述目的,本发明采用如下技术方案:

一种nfc/rfid智能标签,包括nfc/rfid天线和与所述nfc/rfid天线匹配的电路,其中,所述nfc/rfid天线包括透明基底和附着于所述透明基底之上的石墨烯层。

在本发明的nfc/rfid智能标签的一个实施方式中,所述nfc/rfid智能标签的透光度为20%~100%(对于可见光而言)。

在本发明的nfc/rfid智能标签的另一个实施方式中,所述石墨烯层选自由单层石墨烯、双层石墨烯、多层石墨烯、掺杂石墨烯、石墨烯与金属的复合物、以及石墨烯与氧化铟锡的复合物所组成的群组中的一种或多种。

在本发明的nfc/rfid智能标签的另一个实施方式中,所述石墨烯层的厚度为0.3-30nm。

在本发明的nfc/rfid智能标签的另一个实施方式中,所述透明基底为透光度不低于20%的玻璃、透明塑料、以及透明导电基质。

在本发明的nfc/rfid智能标签的另一个实施方式中,所述玻璃为热熔玻璃、浮雕玻璃、锻打玻璃、晶彩玻璃、琉璃玻璃、夹丝玻璃、聚晶玻璃、玻璃马赛克、钢化玻璃、夹层玻璃、中空玻璃、调光玻璃和发光玻璃中的一种或几种,所述透明塑料为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氨酯和聚碳酸酯中的一种或几种,所述透明导电基质为金属纳米线、纳米片、纳米球、薄层金属以及氧化铟锡中的一种或几种与所述玻璃或所述透明塑料复合形成的基质。

在本发明的nfc/rfid智能标签的另一个实施方式中,所述nfc/rfid天线为螺线管型、矩形截面圆形、矩形截面方形、圆形矩形截面平面盘式、方形矩形截面平面盘式或线圈型。

在本发明的nfc/rfid智能标签的另一个实施方式中,所述nfc/rfid天线为低频(lf)天线、高频(hf)天线、超高频(uhf)天线或者微波(mw)天线中的一种。

在本发明的nfc/rfid智能标签的另一个实施方式中,所述nfc/rfid天线与所述电路分离开或整合在一起。

另一方面,本发明提供上述nfc/rfid智能标签的制造方法,包括以下步骤:

在所述透明基底的表面转移或者生长石墨烯层,得到表面有石墨烯层的透明导电薄膜;

对所述透明导电薄膜进行激光切割,得到所述nfc/rfid天线;

将所述nfc/rfid天线与匹配电路进行组合,得到所述nfc/rfid智能标签。

在本发明的制造方法的一个实施方式中,所述激光切割包括激光汽化切割、激光熔化切割、激光氧气切割或激光划片与控制断裂。

再一方面,本发明提供上述nfc/rfid智能标签在物联网领域中的应用。

在本发明的应用的一个实施方式中,所述nfc/rfid智能标签应用于写字楼玻璃挡板、银行玻璃柜台、商场展示橱窗、特殊隐形眼镜、眼镜、智能镜子、智能汽车车窗或无线充电。

本发明的nfc/rfid智能标签采用石墨烯作为天线的导电材料,透光性好、柔韧性好、与基材附着力强,并且可以设计成不同使用频段的rfid标签(包括lf、hf、uhf以及microwave),大大拓宽了nfc/rfid的应用范围,同时制造过程中采用激光切割得到天线图形,解决了传统nfc/rfid制造中印刷法以及蚀刻法控制精度不高的问题,可以得到更精确的图形,也可以更便利的设计切割图形,工艺简单,绿色环保。

附图说明

图1为本发明一个实施方式中制造nfc/rfid智能标签的工艺流程示意图。

图2为本发明所用激光切割机的结构示意图及切割效果图。

图3为本发明一个实施方式的nfc/rfid智能标签中天线的形状及类型示意图。

图4为本发明一个实施方式的nfc/rfid智能标签中天线与电路分离开的结构示意图。

图5为本发明另一个实施方式的nfc/rfid智能标签中天线与电路整合在一起的结构示意图。

图6为本发明的nfc/rfid智能标签在眼镜上应用的示意图。

图7为本发明的nfc/rfid智能标签在智能镜子上应用的示意图。

图8为本发明的nfc/rfid智能标签在智能汽车车窗上应用的示意图。

图9为本发明实施例1中在铜箔表面cvd生长的单层石墨烯的扫描电子显微镜图。

图10为本发明实施例1中制得的聚对苯二甲酸乙二醇酯/乙烯-醋酸乙烯共聚物/石墨烯(pet/eva/graphene)薄膜的实物图。

图11为本发明实施例1中激光切割得到的pet/eva/graphene天线的实物图。

图12为本发明实施例1中pet/eva/graphene天线的反射系数表征数据。

图13为本发明实施例1中天线与匹配的电路组合后的实物图。

具体实施方式

下面根据具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明。本发明的保护范围不限于以下实施例,列举这些实例仅出于示例性目的而不以任何方式限制本发明。

本发明提供基于石墨烯的高透光性、高导电性的nfc/rfid智能标签,包括nfc/rfid天线和与nfc/rfid天线匹配的电路,其中,nfc/rfid天线包括透明基底和附着于透明基底之上的石墨烯层。

本发明中所用的石墨烯层可由任意透明导电石墨烯形成,包括但不限于单层石墨烯、双层石墨烯、多层石墨烯、掺杂石墨烯、石墨烯与金属的复合物、以及石墨烯与氧化铟锡的复合物。举例而言,石墨烯层既可以是单一石墨烯(包括单层、双层、双层以上以及各种掺杂石墨烯的一种或几种),也可以是石墨烯与金属的复合物(包括金属纳米线、纳米片、纳米球以及薄层金属等结构中的一种或几种)或者石墨烯与氧化铟锡(ito)的复合物等,还可以是上述任意一种或多种的组合。

目前市场上所述透明nfc/rfid是指天线所附着的基材具有一定的透光度,但是天线本身并不透明,而石墨烯几乎是完全透明的,单层石墨烯的吸光率只有2.3%。另外,从理论上讲,它也是最薄、最坚硬、强度最高的材料,硬度超过钻石,强度超过钢铁,除此之外,还能具有很好的柔性,可以反复弯折,而现有nfc/rfid弯折容易断裂导致产品报废;它的导热性能高于碳纳米管和金刚石;它在常温下导电性好,具有超高的电子迁移率106cm2/vs,超过纳米碳管或硅晶体,电阻比铜或银更低。

同时石墨烯很稳定且不易氧化,由于石墨烯对水以及气体的不通透性,也保护了它与塑料基底之间的金属纳米线不会被氧化。石墨烯的使用寿命长,应用范围广,提高了原有nfc/rfid的使用寿命,适用于多种类型的标签(tag),例如圆截面金属导线类电子标签、矩形截面平面盘式电子标签等。

石墨烯与透明基底的附着力很强,而现有天线的导电材料容易从基材上脱落。

本发明中所用的透明基底为具有一定透光度(可见光的透光度不低于20%)的玻璃、透明塑料、以及透明导电基质。

其中,玻璃可为热熔玻璃、浮雕玻璃、锻打玻璃、晶彩玻璃、琉璃玻璃、夹丝玻璃、聚晶玻璃、玻璃马赛克、钢化玻璃、夹层玻璃、中空玻璃、调光玻璃、发光玻璃中的一种或几种;透明塑料的选择范围包含了所有柔性透明的塑料基材,例如可为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氨酯和聚碳酸酯中的一种或几种;透明导电基质为导电材料与上述玻璃或透明塑料复合形成的基质,其中导电材料包括金属纳米线、纳米片、纳米球、薄层金属以及氧化铟锡(ito)等材料中的一种或几种。

将石墨烯附着于透明导电基质时,可以改变原有导电材料的使用频率波段,人们可以按照具体需求非常便利地调节该nfc/rfid的适用波段。

本发明的智能标签不局限于nfc,还涵盖了rfid的其他波段,例如超高频以及微波波段。

图3为本发明一个实施方式的nfc/rfid智能标签中天线的形状及类型示意图,如图3所示,本发明的nfc/rfid智能标签的nfc/rfid天线可为螺线管型、矩形截面圆形、矩形截面方形、圆形矩形截面平面盘式、方形矩形截面平面盘式或线圈型,天线形状及类型涵盖广泛,既可以设计成低频(lf)天线也可以设计成高频(hf)、超高频(uhf)以及微波(mw)天线,可适用于各种应用需求。

本发明的nfc/rfid智能标签中,nfc/rfid天线可与电路分离开或整合在一起,以适用于不同的应用环境。

图4为本发明一个实施方式的nfc/rfid智能标签中天线与电路分离开的结构示意图。如图4所示,nfc/rfid天线与电路明显间隔开来,通过两个接口进行连接,这样设置的优势在于:由于天线部分的高柔韧性和高透明性,因此透明的天线可以置于透明的物体上而不影响正常的透光性,例如窗户、汽车挡风玻璃、商场展示橱窗、银行柜台玻璃等,而不透明的电路部分可以置于不透明的区域,例如玻璃边框区域。

图5为本发明另一个实施方式的nfc/rfid智能标签中天线与电路整合在一起的结构示意图。如图5所示,nfc/rfid天线与电路整合在一起,无需通过额外的接口进行连接,可以得到除芯片以外透明的nfc/rfid,这样的优势在于:相对于传统不透明的nfc/rfid天线,该天线不影响人眼视物,因此把整体结构小型化后就可以置于隐形眼镜上,用于检测眼睛是否病变等症状。

图1为本发明一个实施方式中制造nfc/rfid智能标签的工艺流程示意图。如图1所示,本发明的nfc/rfid智能标签,可通过以下步骤制造:

在所述透明基底的表面转移或者生长石墨烯层,得到表面有石墨烯层的透明导电薄膜;

对透明导电薄膜进行激光切割,得到nfc/rfid天线;

将nfc/rfid天线与匹配电路进行组合,得到nfc/rfid智能标签。

可直接在透明基底的表面生长形成石墨烯层,也可先在金属基底表面生长石墨烯薄膜,之后再将金属基底表面的石墨烯薄膜转移至透明基底。

本发明的制造方法中,所用的金属基底可为cu基底,优选为cu箔。

在金属基底表面生长石墨烯可通过机械剥离法、液相剥离法、外延生长法、石墨烯氧化还原法、有机合成法以及化学气相沉积法(cvd)进行,优选通过化学气相沉积法(cvd)。所生长的石墨烯层的厚度可为0.3-30nm,远低于现有石墨烯天线中的石墨烯厚度,从而在透明性和柔韧性上具有更加优异的效果。

将金属基底表面的石墨烯薄膜转移至透明基底时,可采用任意适当的方法,例如,可先将透明基底软化后与金属基底及石墨烯粘合在一起,再通过鼓泡法将金属基底与透明基底分离,同时将石墨烯留存于透明基底上,从而完成石墨烯向透明基底的转移,得到表面有石墨烯的透明导电薄膜。

此外,还可以选用聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)辅助的湿法转移以及干法转移。具体做法是,将需要转移石墨烯的那一面铜箔旋涂pmma,于200℃下在热台上烘烤5min,将处理好的铜箔直接放入刻蚀液中(过硫酸钠溶液或者三氯化铁溶液,浓度1m),待铜被刻蚀完以后,用透明基材将石墨烯从水面捞起,烘干,除去石墨烯表面的pmma(湿法转移);或者铜箔正面涂胶(pmma)以后,背面贴胶框放入刻蚀液中,待胶框内的铜刻蚀完以后,将其捞起晾干贴到透明基材上,然后除去pmma完成转移(干法转移),最终得到表面有石墨烯的透明导电薄膜。

总之,本发明的制造方法可适用目前石墨烯所有的主流转移方法,工艺兼容型高。

在本发明的制造方法中,利用卷对卷批量化激光切割透明导电薄膜。图2为本发明所用激光切割机的结构示意图及切割效果图,如图2所示,相对于印刷法和蚀刻法而言,激光切割具有如下优点:切割精度高(割缝可达0.03mm,切割误差±0.01mm),花样控制灵活依照需求可以随时改变切割的形状,生产方式简单并且激光切割不需要处理墨水,更加环保。

本发明所用的激光切割涵盖所有种类的激光切割器、光源强度以及切割速度,激光切割方式涵盖激光汽化切割、激光熔化切割、激光氧气切割或激光划片与控制断裂等,光源强度以及切割速度则视所应用的基材而确定。

综上所述,相对于现有的nfc/rfid标签而言,本发明的nfc/rfid智能标签采用石墨烯作为天线的导电材料,不仅天线所附着的基材具有一定的透光度(可见光的透光度20%~100%),并且天线本身的线圈材料也具有一定的透光度(可见光的透光度20%~100%),在实现与移动通讯终端的无线连接的同时,由于透光性很好,大大拓宽了nfc/rfid的应用范围。

相对于普通nfc/rfid,本发明的透明nfc/rfid智能标签在物联网领域具有很多独特的应用,例如应用于写字楼玻璃挡板、银行玻璃柜台、商场展示橱窗、特殊隐形眼镜、眼镜、智能镜子、智能汽车车窗或无线充电:

(1)本发明的nfc/rfid智能标签可以用于写字楼玻璃挡板,扫描即可得知主人去往何处何时归来等信息。

(2)本发明的nfc/rfid智能标签可以用于银行的玻璃柜台,扫描即可办理相关业务,不用再手动填写例如汇款单等材料。

(3)本发明的nfc/rfid智能标签可以用于商场用于展示的橱窗,扫描即可得知该商品的一些相信信息例如尺码材料价格适用人群等。

(4)本发明的nfc/rfid智能标签可以用于特殊隐形眼镜,在不影响人正常视物的前提下,检测人的眼球是否有病变,常规方式为了检测信号需要在隐形眼镜上引出两根导线来检测,而如果利用该nfc/rfid收集信号就只需要病人像带普通隐形眼镜一样带上就可以,极大地减小了病人的痛苦。

(5)本发明的nfc/rfid智能标签可以用于眼镜,如图6所示,其中,透明天线部分因为透光不影响视物所以可以置于镜片上,不透明的电路部分置于镜架。该产品与其他传感器结合(例如压力传感器等),把检测到的压力、脉搏、血糖之类的人体信号通过该透明nfc/rfid发送到相应的手机或者电脑,可以做到及时并且非常方便的检测人体健康信号。

(6)本发明的nfc/rfid智能标签可以用于智能镜子(玻璃),如图7所示,透明天线部分置于镜子上,不透明的电路部分置于镜子边框或者边缘甚至镜子内部。这种情况下,人们就能远程发送指令到镜子上,例如照明、除雾、播放音乐、显示室内温度等,不需要亲自去打开开关。还可以人机互动,给出一些生活中的建议,例如,识别具有nfc/rfid的日常用品(例如牙膏),记录相应的使用起始时间,在快使用完时向手机发送信息提醒用户及时购买,帮助解决人们时常忘记购买必需品的问题,此外,与其他传感器相结合,通过分析人面部的肤色肤质,分析皮肤健康状况例如是否出现衰老状况等,给出建议使用何种护肤品改善肤质购买何种色号的化妆品,例如告诉用户最近眼角出现了细纹,建议使用某品牌的眼部精华进行改善等等,还能分析牙齿的洁白程度,给出购买何种牙膏的建议,用户选定购买以后可以直接发送指令在电商平台下单购买。对于平时有屯日常用品习惯的用户,给出家里还有多少存货大概可以用多久的信息,避免大家忘记有存货反复购买(这点对于有囤货习惯的用户非常有用)。可以设置备忘录,每天早晨用户起床洗漱时,镜子会提醒(使用文字或语音)今天的日程安排以及会见的重要客户的信息并发送到指定的手机或者电脑,避免大家忘记重要的事情。还可以根据每天日程安排的不同,给出如何着装的建议,例如分析今天衣服鞋子是否搭配合理,是否适合今天的场合以及妆容是否合适等。同时,还可以分析城市道路拥堵情况,给出最畅通的行驶路线。因此,该产品在未来的“智能家居(建筑)”中具有不可或缺的作用。另外,因为该nfc/rfid天线是基于石墨烯的材料,由于石墨烯本身的憎水性,该nfc/rfid天线本身还具有防雾功能。

(7)本发明的nfc/rfid智能标签可以用于智能汽车车窗。如图8所示,nfc/rfid内嵌/粘贴于汽车挡风玻璃,由于其高透光性因此并不会影响驾驶员视线,而高速公路收费桩以及道路旁边的路灯均安装有nfc/rfid识别装置。该智能车窗具备以下功能:

a.途经高速公路收费站不须停车即可被收费桩识别自动缴费;

b.可以被路边装有nfc/rfid识别装置的路灯等装置识别,实现对高档汽车的实时定位,其相对于目前的gps定位,其优越性在于利用gps定位汽车首先需要开启gps,而且一旦汽车被盗,gps很容易被拆除,因此利用gps防盗能力有限,而此透明nfc/rfid内嵌入汽车挡风玻璃,不仅很难被拆除,而且不需要做任何开启之类的工作即可自动被路灯或护栏上的识别装置识别,因此防盗性能进一步增强可以确保车辆更加安全;

c.对于车辆的年检,该nfc/rfid可以定时发送信息给用户提醒年检;

d.相对于gps,该产品不受限于卫星,并且价格相对gps更亲民。

(8)本发明的nfc/rfid智能标签还可用于无线充电。现有的无线充电器一般不大,充电需要放置在充电器上面,因为该材料具有高透光性,因此甚至可以置于整张桌子将其都变成了一个大的无线充电器而不影响雅观,这样人们充电时只需要将手机等设备随意放在桌子上,并且可以同时放多个需要充电的设备,增加了生活的便利性。该无线充电的基底(即天线所附着的基材)既可以是塑料也可以选择玻璃。

总而言之,本发明的nfc/rfid智能标签有利于实现全透明物联网信息交换系统,并且进一步拓展nfc/rfid的应用市场。

除非另作限定,本发明所用术语均为本领域技术人员通常理解的含义。

以下通过实施例对本发明作进一步地详细说明。

实施例

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明,均为常规方法。

下述实施例中所用的材料、试剂等,如无特殊说明,均可从商业途径得到。

实施例1

1.1cvd石墨烯生长

铜箔使用阿法爱莎(alfaaesar)铜箔(纯度98%,厚度25μm,型号#46365)。

将卷形cu箔装载到高温管式炉中,并关闭真空腔体腔门。开启低压系统抽真空,排出杂质气体。

控制高温管式炉中石墨烯的生长条件:在体系抽真空的情况下(此时体系压强约为1pa),将炉温升至1020℃,待温度稳定在1020℃以后再通入200sccm氢气,稳定5min,然后保持氢气不变通入1sccm的甲烷气体进行石墨烯生长,生长过程中保持1020℃不变,生长结束关闭管式炉的加热,将铜箔快速降温,达到室温后,关闭氢气和甲烷打开炉体,取出附有石墨烯薄膜的铜箔(graphene/cu)。

附有石墨烯薄膜的铜箔(graphene/cu)的典型电子显微镜照片如图9所示,大面积为均匀的单层石墨烯。

1.2石墨烯由金属基底向透明基底转移

将上述制备得到的graphene/cu转移至透明基底(pet/eva)上,具体步骤如下:

使用商业热裱膜pet/eva(得力3817塑封膜,pet厚度75μm,eva厚度50μm),使用得力3890型号塑封机,设置130℃的温度,以及一定的压力使得eva软化粘合石墨烯和铜箔,得到成卷的pet/eva/graphene/cu叠层薄膜。

之后利用鼓泡法将铜箔和pet/eva/graphene分离,得到pet/eva/graphene薄膜,如图10所示,至此完成石墨烯向透明基底的转化。

1.3天线的切割

使用美国优利(universal)激光刻蚀仪,设定切割功率为3.0%,切割速度为9.0%,切割得到需要的天线形状,如图11所示。

利用矢量网络分析仪对天线进行性能测试,测试结果如图12所示,其为天线的四个反射系数。s11曲线显示,天线可以在0.257-0.27ghz以及0.46-0.5ghz范围内正常使用。

1.4电路整合

将天线与匹配的电路组合在一起,如图13所示。

实施例2

按照实施例1中的步骤制造透明nfc/rfid智能标签,区别之处在于将步骤1.2中的pet/eva替换为涂覆有银纳米线的塑料基底,即pet/eva/agnws。

制备得到的pet/eva/agnws/graphene薄膜与图10无实质性差别,天线反射参数与图12无明显差别。

实施例3

按照实施例1中的步骤制造透明nfc/rfid智能标签,区别之处在于将步骤1.2中的pet/eva替换为涂覆有铜纳米线的塑料基底,即pet/eva/cunws。

制备得到的pet/eva/cunws/graphene薄膜与图10无实质性差别,天线反射参数与图12无明显差别。

实施例4

按照实施例1中的步骤制造透明nfc/rfid智能标签,区别之处在于将步骤1.2中的单层石墨烯替换为多层石墨烯。

制备得到的pet/eva/graphene薄膜与图10无实质性差别,天线反射参数与图12无明显差别。

实施例5

按照实施例1中的步骤制造透明nfc/rfid智能标签,区别之处在于将步骤1.1中的无掺杂石墨烯替换为氮掺石墨烯。

制备得到的pet/eva/graphene薄膜与图10无实质性差别,天线反射参数与图12无明显差别。

实施例6

按照实施例1中的步骤制造透明nfc/rfid智能标签,区别之处在于将步骤1.2中的透明基底替换为表面有氧化铟锡(ito)的塑料基底,即pet/ito。

制备得到的pet/ito/graphene薄膜与图10无实质性差别,天线反射参数与图12无明显差别。

综上所述,本发明的nfc/rfid智能标签采用石墨烯作为天线的导电材料,透光性好、柔韧性好、与基材附着力强,大大拓宽了nfc/rfid的应用范围,同时制造过程中采用激光切割得到天线图形,解决了传统nfc/rfid制造中印刷法以及蚀刻法控制精度不高的问题,可以得到更精确的图形,也可以更便利的设计切割图形,工艺简单,绿色环保。

本领域技术人员应当注意的是,本发明所描述的实施方式仅仅是示范性的,可在本发明的范围内作出各种其他替换、改变和改进。因而,本发明不限于上述实施方式,而仅由权利要求限定。

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