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NFCRFID智能標簽及其制造方法和應用與流程

  本發(fā)明涉及nfc/rfid領域,特別涉及一種nfc/rfid智能標簽及其制造方法和應用。

  rfid是非接觸射頻識別(radiofrequencyidentification)的縮寫,nfc(nearfieldmunication)是一種短距高頻的無線電技術,是由rfid演變而來。nfc/rfid是一種非接觸的近距離自動識別技術,其基本原理是利用射頻信號或電磁場耦合的能量傳輸特性實現(xiàn)對物體的自動識別。nfc/rfid技術經(jīng)過幾十年的發(fā)展,已經(jīng)成為物聯(lián)網(wǎng)感知層的重要組成部分。該技術具有抗干擾能力強、存儲信息量大、非接觸、使用壽命長、可多標簽識別、響應速度快等特點,已被廣泛應用于公共交通、人員身份識別、車輛管理、自動收費、門禁管理等領域。

  rfid技術中所衍生的產(chǎn)品大概有三大類:無源rfid產(chǎn)品(passivetag)、有源rfid產(chǎn)品(activetag)、半有源rfid產(chǎn)品(semi-passivetag)。無源rfid沒有內裝電池,有源rfid內裝有電池,半無源rfid部分依靠電池工作。其中,無源rfid產(chǎn)品發(fā)展最早,也是發(fā)展最成熟,市場應用最廣的產(chǎn)品。比如,公交卡、食堂餐卡、銀行卡、賓館門禁卡、二代身份證等。根據(jù)工作頻段的不同,無源rfid系統(tǒng)通常分為低頻、高頻和超高頻系統(tǒng)。隨著工業(yè)自動化和機器人時代的到來,nfc/rfid技術會越來越廣泛的應用于更多的系統(tǒng)和行業(yè)中。

  nfc/rfid標簽是將導電材料附著在基材上制成天線,并與電路整合起來,從而實現(xiàn)信號的傳遞。但目前應用的天線中導電材料通常為金屬,透光性很差,即使采用透明基材,也會在部分應用環(huán)境中會產(chǎn)生遮擋,同時金屬天線的柔韌性也很差,沒有辦法承受多次彎曲,容易造成天線的失效,無法匹配柔性基材使用,限制了nfc/rfid的應用范圍。

  此外,目前nfc/rfid的制作方法主要包括繞線法、蝕刻法、電鍍法、噴墨打印法和印刷法,其中批量化制備nfc/rfid主要采用印刷法以及蝕刻法,以卷對卷的方式實現(xiàn)工業(yè)化制備。

  蝕刻法即減成法制作技術,其制作流程是在基材上層壓金屬箔片,然后在金屬箔片上涂覆光敏刻蝕劑,在刻蝕劑表面貼上一層薄膜電路圖形照片底版后進行曝光處理,曝光后把未發(fā)生化學反應的刻蝕劑除去,最后刻蝕掉暴露出來的金屬箔層,從而獲得rfid天線。

  a.天線在蝕刻前應先印刷上抗蝕膜,而抗蝕膜印刷精度比較低,只適用于加工線mm以上的圖形;

  c.蝕刻過程中還存在突沿過度等弊病,在導線的兩點之間形成電的橋接,引起導線短路;

  d.比較厚的金屬(如銅、鋁等)箔不宜采用此方法,因為比較低的蝕刻速度會造成非常嚴重的側蝕;

  e.在連續(xù)的線路板蝕刻中,蝕刻速率難以做到非常一致,蝕刻的線路板不夠均勻;

  f.對于薄銅箔的蝕刻,必須保證不被擦傷或劃傷,較劇烈的振顫都有可能劃傷銅箔,影響最終產(chǎn)品;

  g.銅或鋁對水的污染是蝕刻法生產(chǎn)中普遍存在的問題,并且氨堿蝕刻液的使用更加重了這個環(huán)境污染問題。

  常見的印刷法包括膠印、凹印、柔性印刷與絲網(wǎng)印刷等。其中,絲網(wǎng)印刷rfid天線的過程是用刮刀施加壓力給導電油墨和網(wǎng)版,導電油墨透過帶有圖案的網(wǎng)版而形成天線圖案。導電油墨按導電材料的性質可分為無機系和有機系,目前在導電油墨印刷中主要是使用無機系導電油墨,主要有碳漿、銀漿等導電油墨。

  a.導電材料填充料和粘合劑基料的配合比例要求嚴格,如果粘合劑用量遠遠超過了導電材料,墨膜固化后導電材料不能連結成鏈狀排列,導電性不穩(wěn)定;反之,當導電材料加入量超過臨界體積濃度時,也不能得到導電性好的導電墨膜;

  b.必須使用溶劑來溶解粘合劑樹脂,但溶劑會導致導電材料的導電性變得不穩(wěn)定,此外,溶劑揮發(fā)速度還會影響印刷適性;

  c.使用的助劑主要有分散劑、流平劑、增稠劑、增塑劑、潤滑劑、金屬導電材料的防氧化劑等,一般來說,油墨助劑加入量過多會影響導電性;

  d.油墨的撓性不夠好,可能在折彎的地方折斷或者即使沒折斷但電阻值也會增大造成產(chǎn)品不能使用;

  h.油墨的干燥固化要求苛刻,干燥不徹底的導電圖形往往要比干燥徹底的圖形阻值高數(shù)十倍以上。

  總而言之,蝕刻法存在產(chǎn)品精度不高以及環(huán)境不友好的問題,印刷法存在油墨處理復雜、電阻容易不均勻、與基材的附著力不夠強等多處缺陷。

  因此,目前急需一種透光性好、柔韌性好、與基材附著力強、電阻均勻、制造精度高、生產(chǎn)方式簡單并且環(huán)境友好的nfc/rfid標簽。

  本發(fā)明的目的旨在解決目前工藝中存在的天線不透明、柔韌性較差、制造精度比較低、與基材的附著力不強、工藝復雜并且污染環(huán)境等問題,提供一種具有高透光性、高導電性、良好的柔韌性并且與基材附著力強的nfc/rfid,并且該天線既可以設計成低頻(lf)天線也可以設計成高頻(hf)、超高頻(uhf)以及微波(mw)天線。

  一種nfc/rfid智能標簽,包括nfc/rfid天線和與所述nfc/rfid天線匹配的電路,其中,所述nfc/rfid天線包括透明基底和附著于所述透明基底之上的石墨烯層。

  在本發(fā)明的nfc/rfid智能標簽的一個實施方式中,所述nfc/rfid智能標簽的透光度為20%~100%(對于可見光而言)。

  在本發(fā)明的nfc/rfid智能標簽的另一個實施方式中,所述石墨烯層選自由單層石墨烯、雙層石墨烯、多層石墨烯、摻雜石墨烯、石墨烯與金屬的復合物、以及石墨烯與氧化銦錫的復合物所組成的群組中的一種或多種。

  在本發(fā)明的nfc/rfid智能標簽的另一個實施方式中,所述石墨烯層的厚度為0.3-30nm。

  在本發(fā)明的nfc/rfid智能標簽的另一個實施方式中,所述透明基底為透光度不低于20%的玻璃、透明塑料、以及透明導電基質。

  在本發(fā)明的nfc/rfid智能標簽的另一個實施方式中,所述玻璃為熱熔玻璃、浮雕玻璃、鍛打玻璃、晶彩玻璃、琉璃玻璃、夾絲玻璃、聚晶玻璃、玻璃馬賽克、鋼化玻璃、夾層玻璃、中空玻璃、調光玻璃和發(fā)光玻璃中的一種或幾種,所述透明塑料為聚對苯二甲酸乙二醇酯、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種或幾種,所述透明導電基質為金屬納米線、納米片、納米球、薄層金屬以及氧化銦錫中的一種或幾種與所述玻璃或所述透明塑料復合形成的基質。

  在本發(fā)明的nfc/rfid智能標簽的另一個實施方式中,所述nfc/rfid天線為螺線管型、矩形截面圓形、矩形截面方形、圓形矩形截面平面盤式、方形矩形截面平面盤式或線圈型。

  在本發(fā)明的nfc/rfid智能標簽的另一個實施方式中,所述nfc/rfid天線為低頻(lf)天線、高頻(hf)天線、超高頻(uhf)天線或者微波(mw)天線中的一種。

  在本發(fā)明的nfc/rfid智能標簽的另一個實施方式中,所述nfc/rfid天線與所述電路分離開或整合在一起。

  另一方面,本發(fā)明提供上述nfc/rfid智能標簽的制造方法,包括以下步驟:

  在所述透明基底的表面轉移或者生長石墨烯層,得到表面有石墨烯層的透明導電薄膜;

  將所述nfc/rfid天線與匹配電路進行組合,得到所述nfc/rfid智能標簽。

  在本發(fā)明的制造方法的一個實施方式中,所述激光切割包括激光汽化切割、激光熔化切割、激光氧氣切割或激光劃片與控制斷裂。

  在本發(fā)明的應用的一個實施方式中,所述nfc/rfid智能標簽應用于寫字樓玻璃擋板、銀行玻璃柜臺、商場展示櫥窗、特殊隱形眼鏡、眼鏡、智能鏡子、智能汽車車窗或無線充電。

  本發(fā)明的nfc/rfid智能標簽采用石墨烯作為天線的導電材料,透光性好、柔韌性好、與基材附著力強,并且可以設計成不同使用頻段的rfid標簽(包括lf、hf、uhf以及microwave),大大拓寬了nfc/rfid的應用范圍,同時制造過程中采用激光切割得到天線圖形,解決了傳統(tǒng)nfc/rfid制造中印刷法以及蝕刻法控制精度不高的問題,可以得到更精確的圖形,也可以更便利的設計切割圖形,工藝簡單,綠色環(huán)保。

  圖1為本發(fā)明一個實施方式中制造nfc/rfid智能標簽的工藝流程示意圖。

  圖3為本發(fā)明一個實施方式的nfc/rfid智能標簽中天線的形狀及類型示意圖。

  圖4為本發(fā)明一個實施方式的nfc/rfid智能標簽中天線與電路分離開的結構示意圖。

  圖5為本發(fā)明另一個實施方式的nfc/rfid智能標簽中天線與電路整合在一起的結構示意圖。

  圖9為本發(fā)明實施例1中在銅箔表面cvd生長的單層石墨烯的掃描電子顯微鏡圖。

  圖10為本發(fā)明實施例1中制得的聚對苯二甲酸乙二醇酯/乙烯-醋酸乙烯共聚物/石墨烯(pet/eva/graphene)薄膜的實物圖。

  下面根據(jù)具體實施例對本發(fā)明的技術方案做進一步說明。本發(fā)明的保護范圍不限于以下實施例,列舉這些實例僅出于示例性目的而不以任何方式限制本發(fā)明。

  本發(fā)明提供基于石墨烯的高透光性、高導電性的nfc/rfid智能標簽,包括nfc/rfid天線和與nfc/rfid天線匹配的電路,其中,nfc/rfid天線包括透明基底和附著于透明基底之上的石墨烯層。

  本發(fā)明中所用的石墨烯層可由任意透明導電石墨烯形成,包括但不限于單層石墨烯、雙層石墨烯、多層石墨烯、摻雜石墨烯、石墨烯與金屬的復合物、以及石墨烯與氧化銦錫的復合物。舉例而言,石墨烯層既可以是單一石墨烯(包括單層、雙層、雙層以上以及各種摻雜石墨烯的一種或幾種),也可以是石墨烯與金屬的復合物(包括金屬納米線、納米片、納米球以及薄層金屬等結構中的一種或幾種)或者石墨烯與氧化銦錫(ito)的復合物等,還可以是上述任意一種或多種的組合。

  目前市場上所述透明nfc/rfid是指天線所附著的基材具有一定的透光度,但是天線本身并不透明,而石墨烯幾乎是完全透明的,單層石墨烯的吸光率只有2.3%。另外,從理論上講,它也是最薄、最堅硬、強度最高的材料,硬度超過鉆石,強度超過鋼鐵,除此之外,還能具有很好的柔性,可以反復彎折,而現(xiàn)有nfc/rfid彎折容易斷裂導致產(chǎn)品報廢;它的導熱性能高于碳納米管和金剛石;它在常溫下導電性好,具有超高的電子遷移率10

  cm2/vs,超過納米碳管或硅晶體,電阻比銅或銀更低。同時石墨烯很穩(wěn)定且不易氧化,由于石墨烯對水以及氣體的不通透性,也保護了它與塑料基底之間的金屬納米線不會被氧化。石墨烯的使用壽命長,應用范圍廣,提高了原有nfc/rfid的使用壽命,適用于多種類型的標簽(tag),例如圓截面金屬導線類電子標簽、矩形截面平面盤式電子標簽等。

  本發(fā)明中所用的透明基底為具有一定透光度(可見光的透光度不低于20%)的玻璃、透明塑料、以及透明導電基質。

  其中,玻璃可為熱熔玻璃、浮雕玻璃、鍛打玻璃、晶彩玻璃、琉璃玻璃、夾絲玻璃、聚晶玻璃、玻璃馬賽克、鋼化玻璃、夾層玻璃、中空玻璃、調光玻璃、發(fā)光玻璃中的一種或幾種;透明塑料的選擇范圍包含了所有柔性透明的塑料基材,例如可為聚對苯二甲酸乙二醇酯、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種或幾種;透明導電基質為導電材料與上述玻璃或透明塑料復合形成的基質,其中導電材料包括金屬納米線、納米片、納米球、薄層金屬以及氧化銦錫(ito)等材料中的一種或幾種。

  將石墨烯附著于透明導電基質時,可以改變原有導電材料的使用頻率波段,人們可以按照具體需求非常便利地調節(jié)該nfc/rfid的適用波段。

  本發(fā)明的智能標簽不局限于nfc,還涵蓋了rfid的其他波段,例如超高頻以及微波波段。

  圖3為本發(fā)明一個實施方式的nfc/rfid智能標簽中天線的形狀及類型示意圖,如圖3所示,本發(fā)明的nfc/rfid智能標簽的nfc/rfid天線可為螺線管型、矩形截面圓形、矩形截面方形、圓形矩形截面平面盤式、方形矩形截面平面盤式或線圈型,天線形狀及類型涵蓋廣泛,既可以設計成低頻(lf)天線也可以設計成高頻(hf)、超高頻(uhf)以及微波(mw)天線,可適用于各種應用需求。

  本發(fā)明的nfc/rfid智能標簽中,nfc/rfid天線可與電路分離開或整合在一起,以適用于不同的應用環(huán)境。

  圖4為本發(fā)明一個實施方式的nfc/rfid智能標簽中天線與電路分離開的結構示意圖。如圖4所示,nfc/rfid天線與電路明顯間隔開來,通過兩個接口進行連接,這樣設置的優(yōu)勢在于:由于天線部分的高柔韌性和高透明性,因此透明的天線可以置于透明的物體上而不影響正常的透光性,例如窗戶、汽車擋風玻璃、商場展示櫥窗、銀行柜臺玻璃等,而不透明的電路部分可以置于不透明的區(qū)域,例如玻璃邊框區(qū)域。

  圖5為本發(fā)明另一個實施方式的nfc/rfid智能標簽中天線與電路整合在一起的結構示意圖。如圖5所示,nfc/rfid天線與電路整合在一起,無需通過額外的接口進行連接,可以得到除芯片以外透明的nfc/rfid,這樣的優(yōu)勢在于:相對于傳統(tǒng)不透明的nfc/rfid天線,該天線不影響人眼視物,因此把整體結構小型化后就可以置于隱形眼鏡上,用于檢測眼睛是否病變等癥狀。

  圖1為本發(fā)明一個實施方式中制造nfc/rfid智能標簽的工藝流程示意圖。如圖1所示,本發(fā)明的nfc/rfid智能標簽,可通過以下步驟制造:

  在所述透明基底的表面轉移或者生長石墨烯層,得到表面有石墨烯層的透明導電薄膜;

  將nfc/rfid天線與匹配電路進行組合,得到nfc/rfid智能標簽。

  可直接在透明基底的表面生長形成石墨烯層,也可先在金屬基底表面生長石墨烯薄膜,之后再將金屬基底表面的石墨烯薄膜轉移至透明基底。

  在金屬基底表面生長石墨烯可通過機械剝離法、液相剝離法、外延生長法、石墨烯氧化還原法、有機合成法以及化學氣相沉積法(cvd)進行,優(yōu)選通過化學氣相沉積法(cvd)。所生長的石墨烯層的厚度可為0.3-30nm,遠低于現(xiàn)有石墨烯天線中的石墨烯厚度,從而在透明性和柔韌性上具有更加優(yōu)異的效果。

  將金屬基底表面的石墨烯薄膜轉移至透明基底時,可采用任意適當?shù)姆椒?,例如,可先將透明基底軟化后與金屬基底及石墨烯粘合在一起,再通過鼓泡法將金屬基底與透明基底分離,同時將石墨烯留存于透明基底上,從而完成石墨烯向透明基底的轉移,得到表面有石墨烯的透明導電薄膜。

  此外,還可以選用聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)輔助的濕法轉移以及干法轉移。具體做法是,將需要轉移石墨烯的那一面銅箔旋涂pmma,于200℃下在熱臺上烘烤5min,將處理好的銅箔直接放入刻蝕液中(過硫酸鈉溶液或者三氯化鐵溶液,濃度1m),待銅被刻蝕完以后,用透明基材將石墨烯從水面撈起,烘干,除去石墨烯表面的pmma(濕法轉移);或者銅箔正面涂膠(pmma)以后,背面貼膠框放入刻蝕液中,待膠框內的銅刻蝕完以后,將其撈起晾干貼到透明基材上,然后除去pmma完成轉移(干法轉移),最終得到表面有石墨烯的透明導電薄膜。

  總之,本發(fā)明的制造方法可適用目前石墨烯所有的主流轉移方法,工藝兼容型高。

  在本發(fā)明的制造方法中,利用卷對卷批量化激光切割透明導電薄膜。圖2為本發(fā)明所用激光切割機的結構示意圖及切割效果圖,如圖2所示,相對于印刷法和蝕刻法而言,激光切割具有如下優(yōu)點:切割精度高(割縫可達0.03mm,切割誤差±0.01mm),花樣控制靈活依照需求可以隨時改變切割的形狀,生產(chǎn)方式簡單并且激光切割不需要處理墨水,更加環(huán)保。

  本發(fā)明所用的激光切割涵蓋所有種類的激光切割器、光源強度以及切割速度,激光切割方式涵蓋激光汽化切割、激光熔化切割、激光氧氣切割或激光劃片與控制斷裂等,光源強度以及切割速度則視所應用的基材而確定。

  綜上所述,相對于現(xiàn)有的nfc/rfid標簽而言,本發(fā)明的nfc/rfid智能標簽采用石墨烯作為天線的導電材料,不僅天線所附著的基材具有一定的透光度(可見光的透光度20%~100%),并且天線本身的線圈材料也具有一定的透光度(可見光的透光度20%~100%),在實現(xiàn)與移動通訊終端的無線連接的同時,由于透光性很好,大大拓寬了nfc/rfid的應用范圍。

  相對于普通nfc/rfid,本發(fā)明的透明nfc/rfid智能標簽在物聯(lián)網(wǎng)領域具有很多獨特的應用,例如應用于寫字樓玻璃擋板、銀行玻璃柜臺、商場展示櫥窗、特殊隱形眼鏡、眼鏡、智能鏡子、智能汽車車窗或無線)本發(fā)明的nfc/rfid智能標簽可以用于寫字樓玻璃擋板,掃描即可得知主人去往何處何時歸來等信息。

  (2)本發(fā)明的nfc/rfid智能標簽可以用于銀行的玻璃柜臺,掃描即可辦理相關業(yè)務,不用再手動填寫例如匯款單等材料。

  (3)本發(fā)明的nfc/rfid智能標簽可以用于商場用于展示的櫥窗,掃描即可得知該商品的一些相信信息例如尺碼材料價格適用人群等。

  (4)本發(fā)明的nfc/rfid智能標簽可以用于特殊隱形眼鏡,在不影響人正常視物的前提下,檢測人的眼球是否有病變,常規(guī)方式為了檢測信號需要在隱形眼鏡上引出兩根導線來檢測,而如果利用該nfc/rfid收集信號就只需要病人像帶普通隱形眼鏡一樣帶上就可以,極大地減小了病人的痛苦。

  (5)本發(fā)明的nfc/rfid智能標簽可以用于眼鏡,如圖6所示,其中,透明天線部分因為透光不影響視物所以可以置于鏡片上,不透明的電路部分置于鏡架。該產(chǎn)品與其他傳感器結合(例如壓力傳感器等),把檢測到的壓力、脈搏、血糖之類的人體信號通過該透明nfc/rfid發(fā)送到相應的手機或者電腦,可以做到及時并且非常方便的檢測人體健康信號。

  (6)本發(fā)明的nfc/rfid智能標簽可以用于智能鏡子(玻璃),如圖7所示,透明天線部分置于鏡子上,不透明的電路部分置于鏡子邊框或者邊緣甚至鏡子內部。這種情況下,人們就能遠程發(fā)送指令到鏡子上,例如照明、除霧、播放音樂、顯示室內溫度等,不需要親自去打開開關。還可以人機互動,給出一些生活中的建議,例如,識別具有nfc/rfid的日常用品(例如牙膏),記錄相應的使用Kaiyun官網(wǎng)登錄入口 開云網(wǎng)站起始時間,在快使用完時向手機發(fā)送信息提醒用戶及時購買,幫助解決人們時常忘記購買必需品的問題,此外,與其他傳感器相結合,通過分析人面部的膚色膚質,分析皮膚健康狀況例如是否出現(xiàn)衰老狀況等,給出建議使用何種護膚品改善膚質購買何種色號的化妝品,例如告訴用戶最近眼角出現(xiàn)了細紋,建議使用某品牌的眼部精華進行改善等等,還能分析牙齒的潔白程度,給出購買何種牙膏的建議,用戶選定購買以后可以直接發(fā)送指令在電商平臺下單購買。對于平時有屯日常用品習慣的用戶,給出家里還有多少存貨大概可以用多久的信息,避免大家忘記有存貨反復購買(這點對于有囤貨習慣的用戶非常有用)??梢栽O置備忘錄,每天早晨用戶起床洗漱時,鏡子會提醒(使用文字或語音)今天的日程安排以及會見的重要客戶的信息并發(fā)送到指定的手機或者電腦,避免大家忘記重要的事情。還可以根據(jù)每天日程安排的不同,給出如何著裝的建議,例如分析今天衣服鞋子是否搭配合理,是否適合今天的場合以及妝容是否合適等。同時,還可以分析城市道路擁堵情況,給出最暢通的行駛路線。因此,該產(chǎn)品在未來的“智能家居(建筑)”中具有不可或缺的作用。另外,因為該nfc/rfid天線是基于石墨烯的材料,由于石墨烯本身的憎水性,該nfc/rfid天線本身還具有防霧功能。

  (7)本發(fā)明的nfc/rfid智能標簽可以用于智能汽車車窗。如圖8所示,nfc/rfid內嵌/粘貼于汽車擋風玻璃,由于其高透光性因此并不會影響駕駛員視線,而高速公路收費樁以及道路旁邊的路燈均安裝有nfc/rfid識別裝置。該智能車窗具備以下功能:

  b.可以被路邊裝有nfc/rfid識別裝置的路燈等裝置識別,實現(xiàn)對高檔汽車的實時定位,其相對于目前的gps定位,其優(yōu)越性在于利用gps定位汽車首先需要開啟gps,而且一旦汽車被盜,gps很容易被拆除,因此利用gps防盜能力有限,而此透明nfc/rfid內嵌入汽車擋風玻璃,不僅很難被拆除,而且不需要做任何開啟之類的工作即可自動被路燈或護欄上的識別裝置識別,因此防盜性能進一步增強可以確保車輛更加安全;

  (8)本發(fā)明的nfc/rfid智能標簽還可用于無線充電?,F(xiàn)有的無線充電器一般不大,充電需要放置在充電器上面,因為該材料具有高透光性,因此甚至可以置于整張桌子將其都變成了一個大的無線充電器而不影響雅觀,這樣人們充電時只需要將手機等設備隨意放在桌子上,并且可以同時放多個需要充電的設備,增加了生活的便利性。該無線充電的基底(即天線所附著的基材)既可以是塑料也可以選擇玻璃。

  總而言之,本發(fā)明的nfc/rfid智能標簽有利于實現(xiàn)全透明物聯(lián)網(wǎng)信息交換系統(tǒng),并且進一步拓展nfc/rfid的應用市場。

  將卷形cu箔裝載到高溫管式爐中,并關閉真空腔體腔門。開啟低壓系統(tǒng)抽真空,排出雜質氣體。

  控制高溫管式爐中石墨烯的生長條件:在體系抽真空的情況下(此時體系壓強約為1pa),將爐溫升至1020℃,待溫度穩(wěn)定在1020℃以后再通入200sccm氫氣,穩(wěn)定5min,然后保持氫氣不變通入1sccm的甲烷氣體進行石墨烯生長,生長過程中保持1020℃不變,生長結束關閉管式爐的加熱,將銅箔快速降溫,達到室溫后,關閉氫氣和甲烷打開爐體,取出附有石墨烯薄膜的銅箔(graphene/cu)。

  附有石墨烯薄膜的銅箔(graphene/cu)的典型電子顯微鏡照片如圖9所示,大面積為均勻的單層石墨烯。

  將上述制備得到的graphene/cu轉移至透明基底(pet/eva)上,具體步驟如下:

  使用商業(yè)熱裱膜pet/eva(得力3817塑封膜,pet厚度75μm,eva厚度50μm),使用得力3890型號塑封機,設置130℃的溫度,以及一定的壓力使得eva軟化粘合石墨烯和銅箔,得到成卷的pet/eva/graphene/cu疊層薄膜。

  之后利用鼓泡法將銅箔和pet/eva/graphene分離,得到pet/eva/graphene薄膜,如圖10所示,至此完成石墨烯向透明基底的轉化。

  使用美國優(yōu)利(universal)激光刻蝕儀,設定切割功率為3.0%,切割速度為9.0%,切割得到需要的天線所示。

  利用矢量網(wǎng)絡分析儀對天線進行性能測試,測試結果如圖12所示,其為天線ghz范圍內正常使用。

  按照實施例1中的步驟制造透明nfc/rfid智能標簽,區(qū)別之處在于將步驟1.2中的pet/eva替換為涂覆有銀納米線的塑料基底,即pet/eva/agnws。

  按照實施例1中的步驟制造透明nfc/rfid智能標簽,區(qū)別之處在于將步驟1.2中的pet/eva替換為涂覆有銅納米線的塑料基底,即pet/eva/cunws。

  按照實施例1中的步驟制造透明nfc/rfid智能標簽,區(qū)別之處在于將步驟1.2中的單層石墨烯替換為多層石墨烯。

  制備得到的pet/eva/graphene薄膜與圖10無實質性差別,天線無明顯差別。

  按照實施例1中的步驟制造透明nfc/rfid智能標簽,區(qū)別之處在于將步驟1.1中的無摻雜石墨烯替換為氮摻石墨烯。

  制備得到的pet/eva/graphene薄膜與圖10無實質性差別,天線無明顯差別。

  按照實施例1中的步驟制造透明nfc/rfid智能標簽,區(qū)別之處在于將步驟1.2中的透明基底替換為表面有氧化銦錫(ito)的塑料基底,即pet/ito。

  制備得到的pet/ito/graphene薄膜與圖10無實質性差別,天線無明顯差別。

  綜上所述,本發(fā)明的nfc/rfid智能標簽采用石墨烯作為天線的導電材料,透光性好、柔韌性好、與基材附著力強,大大拓寬了nfc/rfid的應用范圍,同時制造過程中采用激光切割得到天線圖形,解決了傳統(tǒng)nfc/rfid制造中印刷法以及蝕刻法控制精度不高的問題,可以得到更精確的圖形,也可以更便利的設計切割圖形,工藝簡單,綠色環(huán)保。

  本領域技術人員應當注意的是,本發(fā)明所描述的實施方式僅僅是示范性的,可在本發(fā)明的范圍內作出各種其他替換、改變和改進。因而,本發(fā)明不限于上述實施方式,而僅由權利要求限定。

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