高新材料公司Chasm：汽车挡风玻璃标签或将透明化

几家基于物联网(IoT)的天线制造商正在开发利用Chasm生产的一种几乎透明的新材料产品，使得物联网或射频识别(RFID)传感器和标签能够应用在过去传统天线造成视觉破坏的地方，例如汽车挡风玻璃上。据该公司报道，这种新型天线被设计成隐藏在可视范围之下，虽然不是完全隐形，但对用户来说不会觉得显眼。

Chasm成立于2015年，致力于开发和制造使产品具有更好的性能和更好的可持续性的先进材料。该公司将碳纳米管(CNT)内置到材料中，以提供强度、灵活性和导电性，同时实现近乎透明。除此之外Chasm还生产透明加热器、低碳水泥和电池材料。

全球天线和先进物联网组件提供商Taoglas则推出了三款隐形天线产品，这些产品由Chasm的混合透明导体技术(称为AgeNT)支持。该公司目前正在营销该天线，以便在不需要增加布线或更换车架的情况下为车辆提供连接。相反，用户可以简单地剥离该设备，并将其贴在挡风玻璃上。

一个经典的RFID标签很大一组成部分是天线。它通常由一根铜线组成，围绕着存储标签数据的IC。因此，RFID标签和物联网产品的一些应用可能会受到美学方面的限制。例如，在玻璃上安装天线会破坏玻璃的外观，还会抑制能见度。

此外，一些物联网设备制造商选择将无线天线安装在设备里面从而隐藏它，但这意味着性能会受到影响。Chasm的首席执行官兼联合创始人David Arthur表示，只因需要包装(非透明标签的一部分)，这就会成为基于印刷电路板天线的一个关键缺点。他进一步解释道，如果它们安装在玻璃上，要么会吸引人们对天线的注意力，要么会挡住视线。

另一方面，透明天线将为物联网产品开发人员在天线放置方面提供更多的设计自由。据他描述，Chasm多年来一直致力于开发这种透明天线解决方案，并计划在今年发布这一开发成果。

Arthur表示，该产品正在一系列天线上进行演示实验，无论是传输蓝牙低能耗(BLE)信号、Wi-Fi、超宽带(UWB)、5G、GNSS(卫星)、超高频(UHF) RFID还是近场通信(NFC)。有了这种新材料，天线制造商可以从不透明的基于印刷电路板的天线发展到透明的天线。

天线材料由极细铜线合并的微网组成，宽度为5微米(0.0002英寸)，呈菱形图案。为了把铜线的宽度放在合适的场景下，任何尺寸低于约8微米(0.0003英寸)的东西都很难被人眼看到。因此，当通过Chasm的网格观察时，人们不会看到铜。

而在电线之间则是大量的开放区域，光将通过该区域，大约占总网格面积的85%到95%。铜的厚度足以输送电流，但效果不如一块较宽的铜。因此，这种天线材料利用了印刷碳纳米管，以丝网印刷油墨的形式覆盖在铜微网上，从而提高开放空间所需的导电性。

碳纳米管起着非常重要的作用，它们是已知的最坚固的材料之一，所以为组成铜微网的微小电线提供了机械加固。通过这种方式，导电碳纳米管可以绕过微小导线上的裂缝，就像一个自愈的导电薄膜，被称之为混合透明导体。

所使用的纳米管是所谓的单壁碳纳米管(SWCNTs)，而不是多壁形式。简单地说，只需要一面墙就能导电。虽然更常见的碳纳米管包含多达10个壁，但其他9个只负责吸收光，在导电性方面没有任何价值，所以选择了种植单壁碳纳米管。

Arthur报告说，对用户来说，底线是天线足够透明，如果人们不注意的话，它可能不会被发现。在性能方面，该公司在内部测试中发现，柔性天线更接近优质射频微波级印刷电路板的性能，因而铜微网和碳纳米管的结合使这成为可能。

该天线主要用于汽车挡风玻璃，以提供玻璃联网功能。虽然运营商要求在驾驶或使用车辆时加强与外部世界的连接，但Chasm报告称，天线的空间有限，即使汽车的窗户和挡风玻璃都有大量的玻璃表面，但用户和制造商不愿意覆盖这些空间，因为担心影响能见度。另一方面，用户不能将天线安装在金属后面，因为天线根本无法正常工作。

在许多情况下，这意味着物联网连接需要在车架上钻孔，并将天线安装在金属之外，比如车顶上。Arthur表示，Chasm的天线被设计成可以剥离并粘在玻璃表面，与将天线集成到车辆中相比，这将使应用程序的成本更低。

Taoglas专门为公共安全和交通工具提供物联网和连接解决方案，并提供多种版本的透明天线解决方案，可连接到塑料、玻璃和屏幕上。通过为玻璃提供清晰、灵活的天线，该公司节省了用户通过钻孔安装天线来升级车辆的成本。除汽车外，Taoglass预计还将在车窗玻璃上使用这种天线来创建智能互联建筑，以及电动汽车充电器和停车计时器等其他应用。

当涉及到物联网设备时，天线可以应用于外部，在那里它们可以在不破坏设备外观的情况下具有更好的传输功能。一个例子可以是NFC标签。例如，采用13.56MHz NFC技术并符合ISO 14443品牌保护标准的公司可以将天线安装在奢侈产品（如葡萄酒或香水瓶）的标签上。这样，Chasm解释道，标签将不那么显眼，消费者只能看到产品和印刷的标签。

Chasm正在向天线公司和设备制造商销售这种材料。Arthur表示，我们是一家材料公司，目前不具备天线设计能力，所以我们选择与天线设计专家合作。这些天线已经在从卫星到NFC和HF RFID的一系列频率上进行了测试。虽然也有其他公司提供透明天线，但Chasm产品的不同之处在于，它薄而灵活，设计方便，同时它还与玻璃制成的产品不同，它采用的是剥离和粘贴的形式。

根据Arthur的说法，在电路板层面上，使用透明材料的天线将比传统天线更昂贵。但在系统层面，考虑到没有额外的包装成本，而且用户不必把天线放在一个外壳里，反而可能更便宜。他还提到了其他与安装相关的潜在成本节省。他表示，因为可以把它放在任何想要的地方，通常是在玻璃上，所以电缆的数量更少。因此，安装成本更低，布线成本更低，而且没有包装成本。