柔性電子是未來電子領域的重要發展方向, 目前科學家已開發出部分電子性能較好的柔性材料, 如可任意摺疊和拉伸的晶體管陣列, 可彎曲的柔性屏幕, 可編製在衣物上的各種感測器以及電子皮膚等. 但柔性電子設備要想發揮其巨大的潛力, 還必須擁有一項 '硬本領' , 即無線射頻通訊能力, 只有具備了該功能, 大家期待的 '能屈能伸' 的手機才能成為現實.
目前, 天津大學精密測試技術及儀器國家重點實驗室, 精密儀器與光電子工程學院, 天津大學南昌微技術研究院科研團隊在這一方向上取得了突破性進展, 相關研究成果《面向無線射頻通信的柔性薄膜體聲波濾波器》 (《Flexible Film Bulk Acoustic Wave Filters toward Radiofrequency Wireless Communication》) 5月17日發表於國際權威期刊《SMALL》雜誌上, 並被選為封面文章作為重點推薦.
手機是一項無線射頻通訊技術集大成者的電子設備, 可以悄無聲息地實現數據的高速傳輸. 在當今的智能手機時代, 不僅可以實現眾多感測器訊號的收集和控制訊號的發送, 設備間資訊流的交互, 還能夠應用於物聯網和大數據的海量節點數據傳輸. 然而, 如此功能 '強大' 的手機仍然是堅硬和無法彎曲的, 因為讓柔性電子設備具備高速的無線通訊能力仍是研究難題.
天大科研團隊開創了柔性射頻濾波技術, 並且利用一項名為FlexMEMS (柔性微機電系統) 的創新工藝成功開發出的柔性射頻濾波器, 未來可直接應用於柔性電子的無線射頻通訊. 該研究成果由博士生江源在龐慰教授和張孟倫助理教授的指導下完成.
射頻濾波器是無線射頻通訊模組中不可或缺的核心基礎元件. 無線射頻通訊模組的作用是接收, 發射和精細處理 (濾波, 放大, 調製解調, 數模轉換等) 數據和資訊, 射頻濾波器可避免不同來源, 不同用途的射頻電磁波訊號之間的互相干擾, 起到篩選特定目標電磁波訊號的作用.
'我們研發的柔性射頻濾波器部分電學性能指標已經達到當前智能手機中商用射頻濾波器的水平' . 江源表示.
團隊首創的FlexMEMS工藝技術能夠在超薄的塑料基底上製造具有高精密可動微結構的微機電器件, 解決了表面粗糙且不耐高溫的高分子材料基底與高質量薄膜, 高精密可動微結構在器件設計, 製造及封裝中的不相容問題.
此外, 這項技術並不僅限於製造柔性射頻濾波器, 還可以應用於製造多種柔性微機電器件, 如壓力計, 加速度計, 陀螺儀, 超聲識別和成像單元, 投影成像單元, 麥克風等, 使柔性電子設備具備更強的感知外部世界 (如虛擬現實) 甚至影響外部世界 (如現實增強) 的能力 .
'下一步, 我們計劃在現有柔性射頻濾波技術的基礎上, 開發具有完整無線射頻通訊功能的柔性電子系統. 不僅手機 '可屈可伸' , 可彎折, 讓柔性電子設備擁有 '溝通' (指無線通訊) , '思考' (指運算) , '記憶' (指存儲) 功能, 甚至 '感知' (指感測) 和 '改造' (指顯示, 成像等) 世界的能力也指日可待. ' 龐慰認為.
