武汉理工何大平教授最新研究成果：基于高电导率石墨烯薄膜的柔性射频滤波器

【引言】

射频/微波滤波器是现代无线通信系统中的重要组成部分，其性能决定了整个通信系统的质量。随着信息技术的不断发展，人们对具有重量轻、尺寸小、易加工、低损耗的柔性滤波器的需求不断增加。柔性滤波器的柔韧性好，能与弯曲的表面相容。这是传统刚性金属滤波器没有的优点。石墨烯薄膜相对于传统金属材料具有更好的散热性、柔性、机械稳定性等特点，将其应用在微波滤波器中，将赋予微波滤波器新的特性。此外，环保、耐腐蚀的石墨烯柔性滤波器也会促进可穿戴和生物医学领域的研究。

【成果简介】

近期武汉理工大学射频与微波研究中心何大平教授课题组制得了一种电导率高达10⁶S/M的石墨烯薄膜，并将其应用在柔性微带低通滤波器的设计中。制作的石墨烯柔性滤波器平坦状态下的截止频率为3.6GHz，通带最大插入损耗为0.82dB。将该石墨烯柔性滤波器弯曲10°至50°后，性能基本保持不变。此外，将该石墨烯柔性滤波器与同尺寸的金属滤波器进行相同的疲劳测试，结果表明石墨烯柔性滤波器具有比金属滤波器更好的机械稳定性。文章的第一作者是硕士生周文晴。

【图文导读】

图1（a）石墨烯薄膜的照片；（b）横截面扫描电镜图像。

图2 (a)石墨烯柔性低通滤波器的弯曲模型；(b) 石墨烯柔性低通滤波器弯曲不同角度的实物图(c) 石墨烯柔性低通滤波器弯曲不同角度时对应的|S11|；(d) 石墨烯柔性低通滤波器弯曲不同角度时对应的|S21|。

图3 (a)石墨烯柔性低通滤波器未弯曲时和20次疲劳测试后对应的S参数；(b) 铜滤波器未弯曲时和1次疲劳测试后对应的S参数；(c) 疲劳测试后的石墨烯滤波器与铜滤波器的实物图和局部放大图。

【小结】

该课题组提出了一种基于高电导率石墨烯薄膜的柔性滤波器。该石墨烯柔性滤波器具有比传统金属滤波器更好的机械稳定性、柔性以及环保轻质的特点。这项工作对石墨烯材料的应用拓展和柔性电子器件的发展具有非常重要的意义。

【相关阅读】

Wenqing Zhou, Chengguo Liu, Rongguo Song, Xianci Zeng, Bao-Wen Li, Wei Xia, Jingwei Zhang, Guan-Long Huang, Zhi Peng Wu and Daping He. Flexible Radiofrequency Filters Based on a High conductive Graphene Assembly Films. Doi: 10.1063/1.5074172

本文已获周文晴授权发布