[发明专利]一种基于MXene墨水印制的柔性RFID无源测温标签

说明书

本发明公开了一种基于MXene墨水印制的柔性RFID无源测温标签。在室温下，RFID天线通过挤出打印技术直接在不同的柔性基底上采用MXene墨水印制而成，RFID测温芯片直接与RFID天线(1)通过使用MXene墨水作为粘结剂相连接，无需额外的导电银浆等金属墨水材料或粘结剂粘接。本发明的MXene墨水具有与传统金属墨水相当的高导电性和机械性能等物理化学特性；基于MXene墨水印制的RFID天线相比于传统金属墨水印制的天线，其在印刷后无需高温后处理，对柔性基底的选择没有限制，没有重金属污染回收的问题；基于MXene墨水制备的RFID无源测温标签在完成封装后具媲美传统工艺制造的金属标签的寿命，这项技术有助于促进RFID无源测温标签向批量化和集约化生产的方向发展。

技术领域

本发明涉及射频识别通信技术领域的一种测温标签，尤其涉及一种基于MXene墨水印制的柔性RFID无源测温标签。

背景技术

RFID(Radio Frequency Identification，无线射频识别技术)是一种非接触式的数据自动采集识别技术，它是基于电感耦合或电磁波方式传递信号，以完成对目标对象的自动识别和定位。RFID标签最大的特点是信息采集速度快，不需要机械或光学接触，完全通过无线通信技术完成，且信息采集准确率高。同时，如果将环境温度传感器技术与现有RFID无源技术相融合，即能制备出RFID无源温度标签，允许在没有电池的条件下远距离地对环境温度进行实时无源无线感知，并将数据传输到阅读器进行记录，这能够满足多种领域的测温需求，在冷链加工、食品保存、农作物生产等场景下均具有极大的应用潜力。

传统的RFID电子标签常采用刻蚀法、电镀法、铜线绕制法、直接印刷法等技术手段制备。其中，直接印刷法被认为是降低标签制备成本的根本途径。目前，金属导电墨水以其较好的电导率和机械性能成为印刷RFID天线中最常用的导电墨水。但其缺点也十分突出，以银纳米导电墨水为例，虽然其导电性能优异，但其价格也往往偏高。相比之下，虽然铜和铝的导电墨水在价格上会有一定优势，但它们在空气中易被氧化形成不导电的氧化物。另外。这些金属导电墨水往往在印刷后需要极高的固化温度(通常大于150℃)，这会限制柔性基底材料的选择，且其生产时通常需要消耗极大的能源，并容易对环境造成不利的重金属污染。

而基于新型二维材料的导电墨水被认为是金属导电墨水的一种极具潜力的替代品，其中，MXene材料因其具有的金属般的高电导率、大的比表面积和杰出的机械性能成为近几年来最具吸引力和前景的替代材料之一。MXene是一种新型的层状二维晶体材料，其化学式为M_n+1X_n(n＝1、2、3)，M为元素周期表中第3副族至第7副族中的所有过渡金属元素，包括镧系和锕系元素，(例如Ti、Nb、Ta、Cr、V、Zn、Y、Lu、Hf、Zr、Mo、Sc、W)，X为单独的碳、氮元素或碳氮两种元素。MXene的母相材料是一类的三元层状化合物(化学式为M_n+1AX_n，A为主族元素，以Al和Si为最常见)。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题和不足，本发明的目的在于克服现有RFID天线直接印刷技术中使用金属导电墨水时需要的高温处理以及降低材料成本等问题，利用新型二维纳米材料MXene高导电的无添加墨水，将其用于印刷制备新型RFID无源测温标签。

本发明的技术方案是：

本发明包括RFID天线、RFID测温芯片和柔性基底，在常温下，RFID天线通过挤出打印技术直接在不同的柔性基底上采用MXene墨水印制而成，RFID天线的尺寸根据应用场景调整设计；RFID测温芯片直接与RFID天线通过使用MXene墨水作为粘结剂相连接，无需额外的导电银浆等金属墨水材料或粘结剂粘接。

所述的柔性基底是聚合物柔性基底或者常见柔性基底。

所述的聚合物柔性基底是聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚酰亚胺(PI)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙酸醇(PVA)、聚乳酸(PLA)中的一种或几种。