Design and Development of Rfid and Rfid-Enabled Sensors on Flexible Low Cost Substrates pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:Tentzeris, Manos

出品人:

页数:90

译者:

出版时间:

价格:$ 39.55

装帧:

isbn号码:9781598298604

丛书系列:

图书标签:

RFID
Flexible Electronics
Sensor Technology
Low-Cost Materials
Design
Development
Wireless Communication
Printed Electronics
IoT
Wearable Sensors

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具体描述

This book presents a step-by-step discussion of the design and development of radio frequency identification (RFID) and RFID-enabled sensors on flexible low cost substrates for UHF frequency bands. Various examples of fully function building blocks (design and fabrication of antennas, integration with ICs and microcontrollers, power sources, as well as inkjet-printing techniques) demonstrate the revolutionary effect of this approach in low cost RFID and RFID-enabled sensors fields. This approach could be easily extended to other microwave and wireless applications as well. The first chapter describes the basic functionality and the physical and IT-related principles underlying RFID and sensors technology. Chapter two explains in detail inkjet-printing technology providing the characterization of the conductive ink, which consists of nano-silver-particles, while highlighting the importance of this technology as a fast and simple fabrication technique especially on flexible organic substrates such as Liquid Crystal Polymer (LCP) or paper-based substrates. Chapter three demonstrates several compact inkjet-printed UHF RFID antennas using antenna matching techniques to match IC's complex impedance as prototypes to provide the proof of concept of this technology. Chapter four discusses the benefits of using conformal magnetic material as a substrate for miniaturized high-frequency circuit applications. In addition, in Chapter five, the authors also touch up the state-of-the-art area of fully-integrated wireless sensor modules on organic substrates and show the first ever 2D sensor integration with an RFID tag module on paper, as well as the possibility of 3D multilayer paper-based RF/microwave structures. Table of Contents: Radio Frequency Identification Introduction / Flexible Organic Low Cost Substrates / Benchmarking RFID Prototypes on Organic Substrates / Conformal Magnetic Composite RFID Tags / Inkjet-Printed RFID-Enabled Sensors

《新材料与智能系统集成前沿探索：柔性电子与低成本传感器的设计与实现》图书简介本书聚焦于当前电子技术与材料科学交叉领域的前沿热点——柔性电子器件的创新设计、先进材料的集成应用，以及如何构建高效、低成本的智能传感系统。全书以系统化和工程化的视角，深入剖析了从基础理论到实际应用的完整链条，旨在为研究人员、工程师及高年级学生提供一份兼具理论深度与实践指导意义的参考资料。第一部分：柔性电子基底材料的革命性突破本部分系统回顾了用于柔性电子器件制造的关键基底材料的发展历程与最新进展。我们不再局限于传统的硅基或塑料基板，而是将重点放在新一代超薄、高柔韧性、环境友好的材料体系上。 1.1 超薄聚合物与复合膜材料的力学与电学特性详细阐述了聚酰亚胺（PI）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）的改性技术，特别关注其在多次弯曲循环后的长期可靠性。引入了纳米纤维素（CNF）和石墨烯氧化物（GO）负载的复合膜，分析了这些材料如何通过界面工程提高介电常数和机械强度，使其能够承受更严苛的加工条件和使用环境。我们不仅探讨了材料的本征属性，还深入分析了薄膜沉积技术（如旋涂、喷墨打印）如何影响最终器件的电学性能，尤其是表面粗糙度对薄膜晶体管（TFT）迁移率的影响。 1.2 导电油墨与印刷电子学的精确控制印刷电子学是实现低成本制造的核心技术。本章详细对比了基于银纳米线、碳纳米管和导电聚合物的油墨配方。重点在于油墨的流变学设计——粘度、表面张力以及触变性，这些参数直接决定了印刷图案的线宽均匀性和电导率。我们展示了如何通过精确控制印刷过程中的干燥速率和固化温度，来优化导电网络的互联结构，以最小化电阻损耗。此外，探讨了通过激光烧结或化学还原等后处理技术，实现印刷导电线路的高效导电通路构建。第二部分：面向新一代应用的柔性有源与无源器件设计在确定了优良的柔性基底后，本部分将核心转向如何在其上高效集成电路单元和关键传感元件。 2.1 基于溶液加工的柔性晶体管技术重点分析了有机薄膜晶体管（OTFTs）和氧化物半导体（如IGZO）在柔性衬底上的制造挑战与优化策略。对于OTFTs，我们深入研究了半导体层分子堆积的有序性如何影响载流子传输。对于氧化物半导体，探讨了低温沉积技术（如原子层沉积ALD或脉冲激光沉积PLD）在保持薄膜均匀性和晶粒结构完整性方面所面临的局限与突破。内容涵盖了栅介质层的选择（如高K介电材料的集成）以及电极材料的匹配性，以确保器件在弯曲状态下仍能保持稳定的开关特性和足够高的跨导。 2.2 柔性无源元件的尺寸优化与能效提升柔性电路中，电容器和电阻器的设计同样关键。本章详细介绍了如何利用高介电常数的柔性材料（如基于钛酸钡的复合浆料）来设计微型化、高容量的柔性电容器。对于柔性电阻，我们探讨了通过改变导电填料的浓度和分布来实现精确阻值调控的方法。特别强调了这些无源元件在实际应用中（如电源滤波、信号耦合）需要承受的机械应力，并给出了相应的可靠性评估模型。第三部分：环境响应型柔性传感器的构建与标定本部分是全书的实践高潮，聚焦于如何利用柔性电子平台实现对环境刺激的敏感、选择性检测。 3.1 机械力学传感：应变与压力分布的精确映射我们将柔性压阻和电容传感器的设计提升到新的层次。在压阻方面，重点分析了掺入高导电性填料（如碳纳米管网络）的弹性体材料，如何实现极高的应变灵敏度（Gauge Factor）。我们提供了详细的有限元分析（FEA）方法，用以预测不同几何形状（如蛇形、锯齿形）的导电路径在受力下的电阻变化。在电容传感方面，研究了介电层厚度和覆盖面积变化如何与外部压力相关联，并展示了如何利用多层结构实现二维或三维压力分布的成像。 3.2 化学与生物信号的柔性检测平台针对特定分析物，本部分阐述了敏感材料的界面工程。例如，如何将特定的生物识别分子（如抗体、酶）通过共价键合或物理吸附的方式稳定固定在柔性电极表面，同时保持其生物活性。我们探讨了电化学传感器（如场效应晶体管型生物传感器FET-Biosensors）的制备流程，以及如何通过优化离子敏感层，来降低检测的非特异性吸附和背景噪声。内容也涉及了对湿度、温度等环境参数的实时、可穿戴监测传感器的设计与热稳定性考量。第四部分：系统集成、封装与可靠性工程先进的柔性器件必须与实际应用环境相适应，因此可靠性与系统集成是不可或缺的环节。 4.1 柔性互连技术与异构集成挑战柔性电路的性能瓶颈往往出现在器件之间的互连部分。本章深入研究了柔性焊接、导电胶连接以及超声波键合技术。特别关注了“应力释放结构”的设计，如使用曲率半径更大的走线设计或引入微型波纹结构，以有效分散机械应力，防止连接点在重复弯曲下失效。此外，还探讨了如何将刚性的、高性能的芯片（如ASIC或微控制器）安全、可靠地集成到柔性衬底上。 4.2 关键的环境保护与长期耐久性评估柔性器件极易受到氧气和湿气的侵蚀，导致性能衰减。本部分详细介绍了先进的柔性封装技术，包括原子层沉积（ALD）制备的超薄、高阻隔性氧化物层，以及多层聚合物/阻隔膜的叠层策略。我们引入了加速老化测试方法，如动态弯曲/拉伸循环、高湿度高温度（HH-T）存储测试，用以预测器件的实际使用寿命，并提供了基于Weibull分布的可靠性寿命预测模型。结论与展望全书最后总结了当前柔性电子与低成本传感领域面临的制造标准化、材料成本控制以及系统级功耗优化的主要挑战，并对未来如自修复电子、无线能量收集与传感一体化等颠覆性技术的发展方向进行了前瞻性分析。本书内容严谨，图文并茂，力求在理论深度和工程实用性之间找到最佳平衡点。