柔性电子是未来电子领域的重要发展方向, 目前科学家已开发出部分电子性能较好的柔性材料, 如可任意折叠和拉伸的晶体管阵列, 可弯曲的柔性屏幕, 可编制在衣物上的各种传感器以及电子皮肤等. 但柔性电子设备要想发挥其巨大的潜力, 还必须拥有一项 '硬本领' , 即无线射频通讯能力, 只有具备了该功能, 大家期待的 '能屈能伸' 的手机才能成为现实.
目前, 天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室, 精密仪器与光电子工程学院, 天津大学南昌微技术研究院科研团队在这一方向上取得了突破性进展, 相关研究成果《面向无线射频通信的柔性薄膜体声波滤波器》 (《Flexible Film Bulk Acoustic Wave Filters toward Radiofrequency Wireless Communication》) 5月17日发表于国际权威期刊《SMALL》杂志上, 并被选为封面文章作为重点推荐.
手机是一项无线射频通讯技术集大成者的电子设备, 可以悄无声息地实现数据的高速传输. 在当今的智能手机时代, 不仅可以实现众多传感器信号的收集和控制信号的发送, 设备间信息流的交互, 还能够应用于物联网和大数据的海量节点数据传输. 然而, 如此功能 '强大' 的手机仍然是坚硬和无法弯曲的, 因为让柔性电子设备具备高速的无线通讯能力仍是研究难题.
天大科研团队开创了柔性射频滤波技术, 并且利用一项名为FlexMEMS (柔性微机电系统) 的创新工艺成功开发出的柔性射频滤波器, 未来可直接应用于柔性电子的无线射频通讯. 该研究成果由博士生江源在庞慰教授和张孟伦助理教授的指导下完成.
射频滤波器是无线射频通讯模块中不可或缺的核心基础元件. 无线射频通讯模块的作用是接收, 发射和精细处理 (滤波, 放大, 调制解调, 数模转换等) 数据和信息, 射频滤波器可避免不同来源, 不同用途的射频电磁波信号之间的互相干扰, 起到筛选特定目标电磁波信号的作用.
'我们研发的柔性射频滤波器部分电学性能指标已经达到当前智能手机中商用射频滤波器的水平' . 江源表示.
团队首创的FlexMEMS工艺技术能够在超薄的塑料基底上制造具有高精密可动微结构的微机电器件, 解决了表面粗糙且不耐高温的高分子材料基底与高质量薄膜, 高精密可动微结构在器件设计, 制造及封装中的不兼容问题.
此外, 这项技术并不仅限于制造柔性射频滤波器, 还可以应用于制造多种柔性微机电器件, 如压力计, 加速度计, 陀螺仪, 超声识别和成像单元, 投影成像单元, 麦克风等, 使柔性电子设备具备更强的感知外部世界 (如虚拟现实) 甚至影响外部世界 (如现实增强) 的能力 .
'下一步, 我们计划在现有柔性射频滤波技术的基础上, 开发具有完整无线射频通讯功能的柔性电子系统. 不仅手机 '可屈可伸' , 可弯折, 让柔性电子设备拥有 '沟通' (指无线通讯) , '思考' (指运算) , '记忆' (指存储) 功能, 甚至 '感知' (指传感) 和 '改造' (指显示, 成像等) 世界的能力也指日可待. ' 庞慰认为.
