[发明专利]一种频率可调控的可拉伸液态金属天线及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及柔性电子制造领域，特别涉及一种频率可调控的可拉伸液态金属天线及其制备方法。

背景技术

液态金属天线是当前射频天线的一种重要发展趋势，在很多情形下具有独特的优势，具有优异的变形性能，天线在拉伸过程其长度可以变化并且能够保证天线还是连通的。同时液态金属天线拉伸后能够很好的复原，如果其在某次拉伸过程中出现了断点，其还能放松后，天线再次都连在一起，具有良好的自我修复能力。液态金属天线可贴在物品的表面，能够随着物品的复杂变形保持通信，将得到更广泛的应用，将逐渐渗透到人类生活、工作的各个领域，对人类的生活产生深远的影响。

在超高频天线中，射频天线的工作频率主要与其长度相关。由于液态金属天线在拉伸中共振频率是动态变化的，这一特性决定了液态金属天线在实际应用中尚未有成熟的产品。在文献中，J.H.So,J.Thelen,A Qusba,G.J.Hayes,G.Lazzi和M.D.Dickey（Reversibly deformable and mechanically tunable fluidic antennas）介绍了一种微流道设计方法以及一种具有很好的拉伸和压缩性能的液态金属天线制备方法，但是其工作共振频率会随着天线的拉伸而减小；M.Kubo,X.F.Li,C.Kim,M.Hashimoto,B.J.Wiley,D.Ham和G.M.Whitesides(Stretchable Microfluidic Radiofrequency Antennas)介绍一种可拉伸液态金属天线制备方法并对天线的力学及电学性能进行测试，制备得到的液态金属天线工作频率同样会随着天线基底的拉伸而减小。

实际中，越来越多的领域对RFID电子标签具有大变形能力提出了需求，例如电子产品的个性化和多样化程度的提高，RFID电子标签应用在一些复杂工况和复杂曲面上对RFID电子标签的变形能力都提出了要求和挑战。液态金属天线具有很好的拉伸性能，在研究以及实际应用中得到了广泛的关注，但是存在的最大问题是液态金属射频天线在拉伸过程中其工作频率不稳定，设计可拉伸并且共振频率可调控的液态天线是面临的主要问题。解决液态金属天线拉伸过程工作频率可调控问题将为液态金属天线产品化提供技术支持。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的第一目的在于提供一种频率可调控的液态金属天线，通过预先设定天线的纵向与横向变形间的比例关系以控制液态金属天线在受到拉伸后的长度变化，从而实现液态金属天线在横向拉伸后的工作频率调整。

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的第二目的在于提供一种液态金属天线的制备方法，制备得到曲线形状的液态金属微流道，液态金属微流道内填充液态金属或液态金属合金；当可拉伸基板受到横向拉伸时，曲线形状的微流道内的液态金属或液态金属合金在纵向和横向均存在变形，通过预先设定纵向与横向变形间的比例关系以控制液态金属天线在受到拉伸后的长度变化，从而实现液态金属天线在横向拉伸后的工作频率调整。

一种频率可调控的液态金属天线，包括可拉伸基板，其特征在于，可拉伸基板上加工有曲线形状的液态金属微流道，液态金属微流道内填充液态金属或液态金属合金；当可拉伸基板受到横向拉伸时，曲线形状的微流道内的液态金属或液态金属合金在纵向和横向均存在变形，通过预先设定纵向与横向变形间的比例关系以控制液态金属天线在受到拉伸后的长度变化，从而实现液态金属天线在横向拉伸后的工作频率调整。

进一步地，所述液态金属微流道由多个周期的曲线段构成。

进一步地，所述曲线段为马鞍形。

一种液态金属天线的制备方法，包括以下步骤：

（1）制备曲线通道模具；

（2）在曲线通道模具填充胶状有机聚合物溶液，待有机聚合物固化后取出，在有机聚合物上形成一条曲线形状的微流道；

（3）在形成微流道的有机聚合物表面再贴合一层有机聚合物薄膜，以实现微流道的密封；

（4）在机聚合物薄膜上开孔，并通过开孔向微流道内注入液态金属或液态金属合金；

（5）在开孔内安装SMA连接器；

（6）对安装天线接口后的开孔进行密封。