據(jù)外媒報道，韓國蔚山科學技術(shù)院（UNIST）電氣工程系的Myungsoo Kim教授及其團隊與檀國大學（Dankook University）的Minju Kim教授合作，研發(fā)了一種新型、高性能且熱穩(wěn)定性良好的聚合物基非易失性模擬開關(guān)。這種新一代器件像乙烯基材料一樣輕薄柔韌，同時還能承受高溫。

圖片來源：UNIST

這款堅固、靈活的射頻（RF）開關(guān)可以在嚴苛的環(huán)境中實現(xiàn)可靠的5G和6G無線通信，比如可穿戴設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things，IoT）等容易受到持續(xù)彎曲、沖擊或高溫影響的環(huán)境。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在《Advanced Functional Materials》期刊。

現(xiàn)有射頻開關(guān)的局限性

射頻開關(guān)是通信系統(tǒng)的關(guān)鍵組件，有助于防止信號干擾并有效管理功率。然而，現(xiàn)有的商用射頻開關(guān)通常是剛性的，并且依賴于無機材料，這些材料在彎曲時容易開裂或斷裂。這限制了完全柔性、可卷曲或可折疊通信設(shè)備的發(fā)展。

這種新型射頻開關(guān)采用特殊設(shè)計的聚合物制成，兼具柔韌性和高耐熱性，性能可媲美無機射頻元件。雖然傳統(tǒng)的有機射頻器件也具有柔韌性，但它們往往難以承受高溫，并且在5G和未來6G網(wǎng)絡(luò)使用的高頻條件下性能不佳。

新設(shè)備的性能和耐久性

值得注意的是，該設(shè)備在溫度超過128.7°C的情況下仍能保持穩(wěn)定，其數(shù)據(jù)保存時間預(yù)計超過10年。

它能夠傳輸和阻隔高達5.38太赫茲（THz）的信號——這是聚合物基開關(guān)中最寬的頻率范圍，也是有機材料中性能最高的。此外，它經(jīng)受了超過3600次彎曲循環(huán)而性能未有任何下降，表明其具有出色的耐久性和柔韌性。

聚合物開關(guān)的工作原理

這項創(chuàng)新的關(guān)鍵在于一種名為pV3D3的特殊聚合物，它具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而提供卓越的耐熱性。該開關(guān)是通過將這種材料夾在超薄金膜之間而制成的。當施加電壓時，離子會在金層內(nèi)移動而形成導(dǎo)電通路；反轉(zhuǎn)電壓則會斷開該通路，從而控制器件的開啟或關(guān)閉——這類似于憶阻器，但不涉及機械部件的移動。

應(yīng)用前景

該研究打破了人們普遍認為柔性器件本質(zhì)上對熱敏感且性能低下的認知。這項新技術(shù)有望廣泛應(yīng)用于下一代可穿戴通信設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)傳感器和自動駕駛汽車，它們需要在高溫和頻繁彎曲的環(huán)境下可靠運行。

研究團隊強調(diào)，克服熱穩(wěn)定性和高頻性能方面的挑戰(zhàn)，是柔性電子領(lǐng)域的一項重大進步。