[实用新型]一种透明天线有效

专利信息
申请号: 201922330045.6 申请日: 2019-12-23
公开(公告)号: CN211182518U 公开(公告)日: 2020-08-04
发明(设计)人: 徐明生;王维佳 申请(专利权)人: 浙江大学
主分类号: H01Q1/38 分类号: H01Q1/38;H01Q1/36;H01Q1/48
代理公司: 杭州天勤知识产权代理有限公司 33224 代理人: 白静兰
地址: 310013 浙江*** 国省代码: 浙江;33
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摘要:
搜索关键词: 一种 透明 天线
【说明书】:

实用新型公开了一种透明天线:所述透明天线包括透明的介质层和在介质层一个表面上的透明的导电层,所述导电层包括石墨烯薄膜和金属纳米线网络,所述导电层上有天线图案;或述透明天线包括透明的介质层、在介质层一个表面上的透明的导电层和在介质层另一个表面上的接地层,所述导电层包括石墨烯薄膜和金属纳米线网络。本实用新型结合金属纳米线优异的导电性能和石墨烯薄膜的导电特性及其高透光率,在导电层中石墨烯薄膜作为连接体降低金属纳米线的使用量,提高导电膜的透光率和导电性;在满足特定透光率要求的情况下,提高了导电膜的导电性能,从而提高了透明天线的辐射效率。

技术领域

本实用新型涉及无线通信应用领域,特别涉及一种含有石墨烯薄膜和金属纳米线的透明天线。

背景技术

天线是无线通信系统中最重要的部件之一,用于发射与接收电磁波。随着5G无线通信技术的快速发展,其应用场景越来越丰富,从而使得对天线性能的要求越来越多样化。为了使天线具备良好的共形性、隐身性和稳定性,以便集成在移动终端、卫星、汽车等的无线通信系统中,需要天线具有光透明特性。另一方面,随着穿戴式电子设备的智能化、微型化、轻薄化发展,天线也需要具备柔性。满足上述应用的天线需要具备高导电性、高透明性和柔性等特性。

常见的光透明导体有铟锡氧化物(ITO)、氧化锌基透明导电膜、金属超薄膜、金属纳米线组成的网络、石墨烯等材料。透光率和电导率是衡量一种材料是否适合用于制备透明天线的关键指标。利用ITO、氧化锌基透明导电膜制作的天线虽然有很高的透光率和电导率,但是ITO、氧化锌基透明导电膜缺乏柔性、原材料资源稀缺,成本昂贵。金属薄膜具有优异的导电特性,但透光性很差。由金属纳米线组成的网络的导电性能是由金属纳米线组建的网络决定的,网络中金属纳米线的密度越高,则导电性越好;而其透光性则是由随机形成的网眼的大小决定,网眼的大小也与网络中金属纳米线的密度有关,金属纳米线密度越高,网眼的平均大小越小,从而透光性越差。因此对于金属纳米线组成的网络,透光性和导电性呈负相关系。金属纳米线可以采用印刷技术成膜,且该导电薄膜具备良好的可弯曲性。

石墨烯具有高透光率、高化学稳定性和优异的机械柔性,但目前使用化学气相沉积法制备的石墨烯薄膜基本是由小晶畴石墨烯晶体拼接而成的多晶石墨烯材料,从而存在晶界等缺陷而影响导电性能。而天线材料的导电性能是决定天线辐射性能的重要因素。一般而言,目前所制备的石墨烯(单层)的面电阻一般在以上,无法满足透明天线的性能要求。

因此,需要寻找一种新的透明导电材料或几种透明导电材料的复合结构,以满足其在透明天线领域的性能要求。

实用新型内容

针对本领域存在的不足之处,本实用新型提供了一种透明天线,旨在解决目前透明天线存在的透光率低、导电性能差等问题。

本实用新型提供了一种透明天线,所述透明天线包括透明的介质层和在介质层一个表面上的透明的导电层(透明导电层),所述导电层包括石墨烯薄膜和金属纳米线网络(即,由石墨烯薄膜和金属纳米线网络而构成的复合结构),所述导电层上有天线图案。即,所述的透明天线的结构为介质层/石墨烯薄膜/金属纳米线网络,或者介质层/金属纳米线网络/石墨烯薄膜。

本实用新型还提供了一种透明天线,所述透明天线包括透明的介质层、在介质层一个表面上的透明的导电层和在介质层另一个表面上的接地层,所述导电层包括石墨烯薄膜和金属纳米线网络(即,由石墨烯薄膜和金属纳米线网络而构成的复合结构)。即,所述的透明天线的结构为接地层/介质层/石墨烯薄膜/金属纳米线网络,或者接地层/介质层/金属纳米线网络/石墨烯薄膜。

在上述的透明天线中:

所述的介质层的材质包括但不限于透明玻璃、石英、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰亚胺(PI)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)聚对二甲苯或六方氮化硼(h-BN)中等透明介质材料。

所述的石墨烯薄膜由1-6层石墨烯构成。优选的,所述的石墨烯薄膜由1-2层石墨烯构成。

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