Skalbar 3D grafen/keramisk beläggning för högpresterande RF-elektronik

Sammanfattning 

Komplexa elektroniska 3D-keramiska radiofrekvenskomponenter (RF) spelar en viktig roll i trådlös kommunikationsteknik, men den stora ytråheten hos industriella 3D-keramiska substrat har blivit en begränsande faktor för ytterligare prestandahöjning. Detta projekt kommer att utveckla en skalbar och billig keramisk beläggningsprocess för att jämna ut ytorna på komplexa 3D-keramiska substrat och eliminera den nuvarande tekniska flaskhalsen. Industriella grafenmaterial används för att förhindra ytsprickor på de keramiska beläggningarna, tack vare deras stora flingstorlek, extremt tunna flingskikt och höga mekaniska hållfasthet. Detta projekt kommer att stärka den nuvarande industrin för telekom och smart elektronik genom att tillhandahålla högpresterande 3D RF-enheter för att möjliggöra nya applikationer och förbättra energieffektiviteten. Ännu viktigare, det kommer att bana väg för att skapa en ny värdekedja för att utöka den nuvarande keramiska beläggningsindustrin från ytskydd till elektronik.

Detta projekt involverar tre partners. Bright Day Graphene AB kommer att utforska grafenmaterial med optimal motståndskraft mot keramisk sprickbildning. KTH kommer att utveckla de grafenförbättrade doppbeläggningsprocesserna för att jämna ut komplexa 3D-keramiska substrat. Huawei Technologies Sweden AB kommer att designa och tillverka 3D RF-komponenter baserade på de släta 3D-keramiska substraten och testa deras elektriska prestanda i olika miljöer.

Detta projekt kommer att bidra till tre mål i Agenda 2030: SDG 9: Industries, Innovation and Infrastructure, SDG 10: Reduced Inequalities och SDG12: Responsible Consumption and Production.

Abstract in English

Scalable 3D Graphene/Ceramic Coatings for High-Performance RF Electronics

Complex 3D ceramic radio frequency (RF) electronic components play an important role in wireless communication technology, but the large surface roughness of industrial 3D ceramic substrates has become a limiting factor for further performance boost. This project will develop a scalable and low-cost ceramic coating process to smoothen the surfaces of complex 3D ceramic substrates and eliminate the present technical bottleneck. Industrial graphene materials are used to prevent the surface cracking of the ceramic coatings, thanks to their large flake size, extremely thin flake layer, and high mechanical strength. This project will strengthen the present industry of telecom and smart electronics through providing high-performance 3D RF devices to enable new applications and improve energy efficiency. More importantly, it will pave the way to create a new value chain to extend the present ceramic coating industry from surface protection to electronics.

This project involves three partners. Bright Day Graphene AB will explore graphene materials with optimal resistance to ceramic cracking. KTH will develop the graphene-enhanced dip coating processes to smoothen complex 3D ceramic substrates. Huawei Technologies Sweden AB will design and fabricate 3D RF components based on the smooth 3D ceramic substrates and test their electrical performance under various environment.

This project will contribute to three goals in Agenda 2030: SDG 9: Industries, Innovation and Infrastructure, SDG 10: Reduced Inequalities, and SDG12: Responsible Consumption and Production.

Utlysning:
Samverkan kring kommersiella tillämpningar med grafen – hösten 2023

Projektpartners: KTH, Bright Day Graphene, Huawei Technologies Sweden

Projektledare: Jiantong Li, KTH

Projektform: Innovationsprojekt

Bidrag: 1 500 000 kr

Projektets löptid: April 2024 - September 2025

Relaterade styrkeområden: