目前,RFID标签技术的进展,主要集中在天线和芯片的制造材料与印刷工艺方面,并成为印刷电子技术一个重要的研究方向。
相比RFID标签制作的其他技术,印制技术的诞生使RFID标签在低成本、高效率和环保化方面具有不可比拟的优势,为其进一步在民用领域发挥作用提供了极大的可能。
制造材料的进展
1.天线材料
主流RFID天线主要以铜和铝为材料,分别通过线圈绕制和蚀刻工艺制作,产品在可靠性和使用寿命上具有很大优势,因此占据了绝大部分市场。
然而,随着纳米技术的兴起,可直接印制RFID天线的纳米油墨(采用导电材料制成)对现有材料提出了挑战。根据IDtechEX(知名市场研究公司)统计,2012年全球导电油墨占有28.6亿美元的市场,预计2018年导电油墨市场将达到33.6亿美元,届时,纳米银导电油墨和纳米铜导电油墨市场将达到7.35亿美元。
不过,纳米导电油墨印制RFID天线技术,目前仍面临着油墨附着力、耐摩擦性、印刷均匀性、导电性与防氧化性需要改善等问题。
(1)纳米银导电油墨
纳米银导电油墨具有优异的导电性、防氧化性,加上其技术成熟度较高,是印制RFID天线的首选材料。
华中科技大学相关研究组以次磷酸钠为还原剂、六偏磷酸钠为分散剂、PVP为剂,与硝酸银溶液反应,制得紫红色银溶胶,加入pH调节剂,将银溶胶pH值调节至3,经过滤、钝化、洗涤等操作,在60℃温度下真空干燥得到平均粒径为30nm左右的纳米银粉,再加入到FA-406油墨中配置成导电油墨,固化后,该导电油墨具有较好的柔韧性和耐湿热性,且导电性高、印刷均匀性也好。
(2)纳米铜导电油墨
纳米铜导电油墨虽然导电性比纳米银导电油墨稍差,但价格具有很大的竞争优势,近年来开始成为研究热点。不过,铜的化学性质活泼,这使得如何避免纳米铜颗粒在合成与应用中氧化成为一点。
广东东硕科技有限公司在有机溶剂乙二醇中采用还原法,成功制备了直径为30~50nm的球形纳米铜,且无其他的氧化物存在,这表明乙二醇可以防止纳米铜氧化,同时聚乙二醇分散剂可以增加纳米铜粒子的分散稳定性及均匀性。
2.芯片材料
在芯片制造领域,衡量制造工艺的基准是芯片内晶体管与导线相连接的宽度,即线宽,宽度越细,该制造工艺越精准。受到原子元件尺寸的,半导体芯片的线宽有其物理极限,芯片体积不可能无限小,因此,通、断电的频率到一定程度就很难再提高。
采用碳纳米管(CNTs)来取代硅晶体管,是突破这个瓶颈的最佳方法。CNTs与其他半导体材料相比,不仅尺寸小、电学性能优异、物理和化学性质稳定,而且CNTs构建的晶体管还具有发热量更少以及运行频率更高等优点,同时,CNTs容易实现溶液化,分离纯化后的