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2018-10-01奈米材料製成的超薄天線 支付系統可望再升級
442 期
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編輯部
【本刊訊】隨著網路的崛起，現今對於超薄與可穿戴式電子設備的需求逐漸提高。而各項裝置之間的通訊仰賴射頻（radio frequency）天線設備。天線的製作材料一直以來多為金屬，但由於金屬過於笨重，無法製成具有輕量特性且彈性十足的天線。另外，近年來由於奈米技術的發達，使石墨烯與奈米碳管等材料相繼應用，然而導電性不佳卻是這些奈米材料的致命缺點，無法用於製作天線。就在最近，一種由2D無機化合物MXene－－碳化鈦（titanium carbide）與金屬所製成的天線新設計，替代過去的使用材料，未來或許可應用於穿戴式設備，並利用網路與其他電子設備連結。
近期一項發表於Science Advances的研究表示，研究團隊研發出一款新型天線，內含有1奈米厚度碳化鈦薄片的水性油墨。這款油墨可以噴塗或印刷至各種材料上，例如玻璃、編織物或是單獨製作成的薄膜。美國費城卓克索大學（Drexel University）的材料工程師高果奇（Yury Gogotsi）與其團隊將碳化鈦薄膜覆蓋在聚酯纖維的薄片上，製作出一款能彎曲的無線電天線。這種薄膜的厚度大約62奈米至8微米，大約是紅血球細胞的寬度。製作出的天線大約6公分長，反射係數（reflection coefficient）低於-10dB，並能發射與接收2.4吉赫（gigahertz, GHz）的無線電天線。
高果奇的團隊另外使用碳化鈦薄膜製作出無線電頻率的識別標籤，這種標籤類似於百貨公司內產品上所附有的防盜標籤。這種新型標籤號稱可以在8公尺外進行掃描。高果奇表示，未來這種標籤或許能應用於無人商店之中，店內的商品都配有這種設計簡單又便宜的識別標籤。當來店的客人帶著產品離開店內時，產品上的標籤便能自動掃描並直接於客人的帳戶中進行扣款。高果奇認為這項新發明潛力十足，MXene卓越的導電性與散水性（water-dispersible）為2D材料開創了新的視野，未來也將藉此製造出更多可穿戴、彈性佳且使用射頻的電子裝置。
新聞來源
A. Sarycheva et al., 2D titanium carbide (MXene) for wireless communication, Science Advances, 2018.