可随微波炉加热的石墨烯膜RFID标签及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种可随微波炉加热的石墨烯膜RFID标签及其制备方法。采用高电导率、高热导率和高燃点的自组装石墨烯膜代替常规的铜、铝等金属作为天线材料，设计并制作符合不同频段应用需求的RFID标签天线形式；选用高分子聚合物作为基材，完成芯片与天线端口绑定后在芯片上方覆盖一层耐高温保护胶，制成的标签可粘附在物品包装外表面或内侧，携带物品的一系列数据信息，为物品提供智能包装；无需引入额外结构来分散或抑制金属天线导体上电荷的积聚，降低标签成本，提升安全性能，实现标签随物品在微波炉加热、解冻等其它烹饪模式，进而控制微波炉相关操作过程。控制微波炉相关操作过程。控制微波炉相关操作过程。

【技术实现步骤摘要】
可随微波炉加热的石墨烯膜RFID标签及其制备方法


[0001]本专利技术涉及无线射频识别
，尤其涉及一种可随微波炉加热的石墨烯膜RFID标签及其制备方法。

技术介绍

[0002]RFID技术属于物联网感知层，是一种非接触、实时快速、高效准确地采集和处理物品实体信息的自动识别技术，无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。目前，RFID标签广泛应用于物流监控、仓储盘点、门禁管理、智能家居、无人零售、医疗健康等领域，结合传感器技术、定位技术等物联网核心技术，从而实现真正意义上的万物互联。随着RFID技术应用的持续推广，RFID标签的适用领域在逐步扩大，物品的智能包装对加强物品安全监管、提升物品质量、方便物品使用等方面至关重要。但是，现有金属材质的商用标签不能随物品一起在微波炉内加热，这是因为微波不能穿透标签天线金属导体，在微波炉强电磁场作用下天线表面的电荷积聚超过其承受极限，特别是在天线与芯片绑定处、天线导体较窄处、弯折处或密集处，会产生电弧放电，发生爆燃，损坏标签及物品，存在严重安全问题。
[0003]目前适用于微波炉的RFID标签有以下几种设计方法：一、使用高介电系数的材料覆盖标签天线,增大电容使天线导体可容纳更多电荷；二、设置牺牲导体或屏蔽导体结构，分散电荷积聚；三、在标签芯片处设置微波反射或热沉连接结构，反射或吸收热量。这些方法都是以传统金属天线为基础，需要引入额外结构来分散或抑制电荷积聚，制作工艺复杂，加工成本较高，不利于大批量生产和大规模应用。
[0004]基于目前使用传统金属材质制作适用于微波炉加热RFID标签存在的不足，有必要使用新型导电、耐高温、高燃点材料对此进行改进。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提出了一种可随微波炉加热的石墨烯膜RFID标签及其制备方法，以解决或至少部分解决现有技术中存在的技术问题。
[0006]第一方面，本专利技术提供了一种可随微波炉加热的石墨烯膜RFID标签，包括：基材、石墨烯膜天线以及芯片，所述石墨烯膜天线位于所述基材上，所述芯片与所述石墨烯膜天线绑定；其中，所述石墨烯膜天线采用石墨烯膜加工得到；所述石墨烯膜的制备方法为：将氧化石墨烯浆料涂布至基体上，烘干后，得到氧化石墨烯膜；将氧化石墨烯膜在惰性气氛下，于1000~1500℃退火1~3h再于2500~3000℃退火0.5~1h，得到预处理石墨烯膜；再将预处理石墨烯膜于100~300MPa的压力下静态压延处理0.5~2h，得到石墨烯膜。
[0007]优选的是，所述的可随微波炉加热的石墨烯膜RFID标签，所述氧化石墨烯浆料的制备方法为：将4~16重量份的氧化石墨烯掺入84~96重量份的水中混合搅拌分散，待混合物黏度上升至10Pa
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s后，加入0.1~1重量份的掺杂剂继续搅拌，待掺杂剂分散均匀，黏度降低至1Pa
·
s以下后，进一步搅拌分散，待分散完成后，加入碱性物质调节混合物pH值升至7以上，并搅拌至黏度升至30Pa
·
s以上，得到氧化石墨烯浆料；其中，所述掺杂剂包括卤盐和金属氧化物中的至少一种；所述卤盐包括氟盐、氯盐、溴盐和碘盐中的至少一种；所述金属氧化物包括二氧化钛、氧化钙和氧化铁中的至少一种。
[0008]优选的是，所述的可随微波炉加热的石墨烯膜RFID标签，所述石墨烯膜的性能参数如下：厚度为20~100μm，电导率为105~106S/m，热导率为900~1500W/(m
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K)，燃点大于或等于850℃，电子移动速度大于或等于106S/m。
[0009]优选的是，所述的可随微波炉加热的石墨烯膜RFID标签，还包括面材，在所述面材底面涂覆耐高温胶黏剂以使所述面材与所述基材贴合，并覆盖所述石墨烯膜天线以及芯片。
[0010]优选的是，所述的可随微波炉加热的石墨烯膜RFID标签，所述基材以及面材的材料为高分子聚合物薄膜材料。
[0011]优选的是，所述的可随微波炉加热的石墨烯膜RFID标签，所述高分子聚合物薄膜材料包括PET、PP、PE、PI中的一种。
[0012]优选的是，所述的可随微波炉加热的石墨烯膜RFID标签，，所述高分子聚合物薄膜材料的介电常数在1000MHz内为2~5。
[0013]第二方面，本专利技术还提供了一种所述的可随微波炉加热的石墨烯膜RFID标签的制备方法，包括以下步骤：运用电磁仿真软件设计与芯片的复阻抗共轭匹配的天线结构；依据设计的天线结构，将石墨烯膜加工成石墨烯膜天线；将所述石墨烯膜天线与所述芯片绑定，然后在所述芯片上涂覆耐高温胶后，烘干后固化，再将所述石墨烯膜天线与所述芯片贴合在基材上。
[0014]优选的是，所述的可随微波炉加热的石墨烯膜RFID标签的制备方法，在所述芯片上涂覆耐高温胶后以80~100℃烘干1~2h后固化。
[0015]优选的是，所述的可随微波炉加热的石墨烯膜RFID标签的制备方法，若所述石墨烯膜RFID标签还包括面材，则所述石墨烯膜RFID标签的制备方法还包括将面材贴合于所述基材上，所述面材覆盖所述石墨烯膜天线以及所述芯片。
[0016]本专利技术的可随微波炉加热的石墨烯膜RFID标签，相对于现有技术具有以下有益效果：本专利技术的可随微波炉加热的石墨烯膜RFID标签，采用高电导率、高热导率和高燃点的自组装石墨烯膜代替常规的铜、铝等金属作为天线材料，设计并制作符合不同频段应用需求的RFID标签天线形式；选用高分子聚合物作为基材，完成芯片与天线端口绑定后在芯片上方覆盖一层耐高温保护胶，制成的标签可粘附在物品包装外表面或内侧，携带物品的一系列数据信息，为物品提供智能包装；无需引入额外结构来分散或抑制金属天线导体上电荷的积聚，降低标签成本，提升安全性能，实现标签随物品在微波炉加热、解冻等其它
烹饪模式，进而控制微波炉相关操作过程；本申请的RFID标签，在提升标签在微波炉中使用安全性的同时，可简化标签制作工艺，降低成本，实现大批量生产和大规模应用。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1为本专利技术的可随微波炉加热的石墨烯膜RFID标签的结构示意图；图2为本专利技术其中一个实施例中石墨烯膜天线的结构示意图；图3为本专利技术另一个实施例中石墨烯膜天线的结构示意图；图4为本专利技术另一个实施例中石墨烯膜天线的结构示意图；图5为本专利技术另一个实施例中石墨烯膜天线的结构示意图；图6为本专利技术的可随微波炉加热的石墨烯膜RFID标签随所附物品与读写器交互并控制微波炉的示意图；图7为本专利技术实施例1中制备的可随微波炉加热的石墨烯膜RFID标签随所附物品与常规RFID标签随所附物品在微波炉加热后的对比图。
具体实施方式
[0019]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可随微波炉加热的石墨烯膜RFID标签，其特征在于，包括：基材、石墨烯膜天线以及芯片，所述石墨烯膜天线位于所述基材上，所述芯片与所述石墨烯膜天线绑定；其中，所述石墨烯膜天线采用石墨烯膜加工得到；所述石墨烯膜的制备方法为：将氧化石墨烯浆料涂布至基体上，烘干后，得到氧化石墨烯膜；将氧化石墨烯膜在惰性气氛下，于1000~1500℃退火1~3h再于2500~3000℃退火0.5~1h，得到预处理石墨烯膜；再将预处理石墨烯膜于100~300MPa的压力下静态压延处理0.5~2h，得到石墨烯膜。2.如权利要求1所述的可随微波炉加热的石墨烯膜RFID标签，其特征在于，所述氧化石墨烯浆料的制备方法为：将4~16重量份的氧化石墨烯掺入84~96重量份的水中混合搅拌分散，待混合物黏度上升至10Pa
·
s后，加入0.1~1重量份的掺杂剂继续搅拌，待掺杂剂分散均匀，黏度降低至1Pa
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s以下后，进一步搅拌分散，待分散完成后，加入碱性物质调节混合物pH值升至7以上，并搅拌至黏度升至30Pa
·
s以上，得到氧化石墨烯浆料；其中，所述掺杂剂包括卤盐和金属氧化物中的至少一种；所述卤盐包括氟盐、氯盐、溴盐和碘盐中的至少一种；所述金属氧化物包括二氧化钛、氧化钙和氧化铁中的至少一种。3.如权利要求1所述的可随微波炉加热的石墨烯膜RFID标签，其特征在于，所述石墨烯膜的性能参数如下：厚度为20~100μm，电导率为105~106S/m，热导率为900~1500W/(m
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【专利技术属性】
技术研发人员：何大平，张博涵，刘雪玉，
申请(专利权)人：三亚汉烯石墨烯技术研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：