武汉理工《ACS Omega》：柔性石墨烯薄膜天线用于小型/高灵敏度的无线可穿戴式传感器

文章来源：材料分析与应用

本文要点：一种基于GAF共面波导（CPW）天线的柔性RF传感器。

随着可穿戴电子设备和物联网（IoT）的发展，用作传感器的柔性射频（RF）无线天线可以检测由于天线变形引起的信号变化，从而引起了越来越多的关注。但是，小型化和灵敏度问题限制了柔性RF传感器的发展。本文，武汉理工大学理学院何大平教授课题组在《ACS Omega》期刊发表名为“Flexible Graphene-Assembled Film-Based Antenna for Wireless Wearable Sensor with Miniaturized Size and High Sensitivity”的论文，研究提出柔性高导电石墨烯组装膜（GAF）在天线设计中的应用。 高导电率的GAF具有重量轻、柔韧性高、机械稳定性好等优点。

结果实现一种工作在3.13～4.42ghz的小尺寸（50 mm×50 mm）柔性GAF基天线，这种基于GAF基天线的无线可穿戴传感器对拉伸弯曲和压缩弯曲的应变灵敏度分别为34.9和35.6。此外，该传感器在附着到手背和手腕上后经过100次弯曲测试后，具有良好的机械柔韧性和结构稳定性，在健康监测设备，电子皮肤和智能机器人中具有广阔的应用前景。

图1. GAF的特征。

图2. GAF天线的结构和性能测量。

图3.柔性天线传感器的应变测量。

图4.柔性天线传感器在人体运动检测中的应用

本文，基于柔性石墨烯组装薄膜天线的高性能无线可穿戴射频传感器。特别地，我们通过仿真证明了柔性天线具有良好的全向辐射特性，并且在适合5G通信的频率范围内工作。通过将传感器固定在人体上来测试了柔性RF传感器的耐久性，并观察到了良好的稳定性。具有上述优点的合理设计的柔性RF传感器可有助于克服当前传感器的许多关键限制，并可在人体健康检测，人体运动检测，皮肤电子设备和其他领域中应用。

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