[发明专利]一种瞬态微带天线

说明书

本发明提供了一种瞬态微带天线，属于微带天线技术领域。本发明包括：底面设有接地金属层的水溶性基底，水溶性基底顶面设有辐射贴片，其中水溶性基底是由聚乙烯醇与纳米二氧化碳形成的复合薄膜，辐射贴片材料为镁，接地金属层材料为铜。本发明瞬态天线的水溶性基底材料具有介电性能优异、质量轻、体积小且易于集成的优势；此外，基底的介电性能和降解速率可以通过调节纳米二氧化钛的填充量进行控制。本发明具有环境友好、成本低廉的优势，运用于安全电子器件、植入式可降解远程医疗器件、零废物消费电子器件等领域具有广阔前景。

技术领域

本发明属于微带天线技术领域，具体涉及一种具有水溶性的瞬态微带天线。

背景技术

微带天线(Microstrip Antennas)是由导体薄片贴附在背面有导体接地板的介质基板上形成的天线。微带天线最初应用为火箭和导弹的共性天线，现在已经被广泛用于无线通信技术、导航技术和雷达技术等若干领域中。在现有的各类微带天线中，微带天线的基板材料除了具备优异性能之外，还需要适应不同的应用环境，而这种稳定性的特点往往是长时间或永久的，但也正是由于这种稳定性使得当前淘汰或者损毁的电子器件成为了污染环境的主要源头之一。同时，随着信息安全的不断加强，传统的微带天线在某些领域暴露出了问题与不足，比如：在军事运用上如果要求关键部件能部分或完全分解的器件以有效地保护机密信息的泄露，这就对器件的可降解性能提出了崭新的要求。此外，无线数据遥测与能量传输在无线医疗设备的设计开发及医疗保健方面具有十分广阔的应用市场，微带天线用于远程医疗通信以传递诊断信息是未来生物医疗发展的必然趋势。如果植入天线能够为生物体相容并且在特定时间内可以发生降解并被人体代谢，这将极大地减少病人的痛楚和降低医疗成本。因此在微带天线获得广泛应用的同时，如何在保证性能的同时使得微带天线的降解能力满足实际需求成为了本领域技术人员想要解决的技术问题。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种具有水溶性且性能优异的瞬态微带天线，以减少电子垃圾的污染，保护环境，同时在安全电子器件、植入式可降解远程医疗器件等领域能够发挥重要作用。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种瞬态微带天线，包括：底面设有接地金属层的水溶性基底，水溶性基底顶面设有辐射贴片；其中：水溶性基底为聚乙烯醇与纳米二氧化钛形成的复合薄膜，所述辐射贴片的材料为镁，所述接地金属层的材料为铜。

本发明中瞬态微带天线可以通过同轴馈线或者微带馈线与辐射贴片相连而馈电，也可以通过电磁耦合进行非接触式馈电。

本发明中聚乙烯醇(PVA)是一种含有大量羟基(-OH)的聚合物。由于其侧基-OH的体积较小，可进入结晶点中而不造成应力，故有高度结晶性，同时PVA分子链上带有大量的-OH，极性很强，-OH上的氢与电负性很强的氧原子相连，使氢氧键高度极化，一个-OH上带有部分正电荷的氢，可与另一个-OH上带有部分负电荷的氧相互吸引，形成大量分子内与分子间的氢键。以上这些结构决定了PVA具有水溶性，醇解度是衡量PVA水溶性的一个重要指标，作为优选实施方式，本发明中聚乙烯醇的醇解度为92％～94mol％。

由于PVA是结晶聚合物，而本发明对其水溶性有较高要求，其分子内和分子间有大量氢键，使得熔点较高，与其分解温度很接近，故制备聚乙烯醇和纳米二氧化钛形成的复合薄膜通常采用溶液浇注法进行制备。

具体地，聚乙烯醇和纳米二氧化钛形成的复合薄膜的制备过程如下：将聚乙烯醇溶液与纳米二氧化钛通过磁力搅拌、高速电动搅拌机等方式混合均匀后，静置消除气泡或者采用真空脱泡处理，然后取混合胶液涂布至表面洁净平整的制作板上形成厚度均匀的湿膜，经干燥成膜后剥离制得水溶性复合薄膜。

作为优选实施方式，采用溶液浇注法制备时，聚乙烯醇水溶液的浓度为5.0wt.％～8.0wt.％，聚乙烯醇水溶液与纳米二氧化钛的质量比为1000∶1～2。

本发明中水溶性复合薄膜的厚度可根据PVA溶液浓度控制。