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住友大阪水泥等开发出可实现UHF天线小型化的磁性介电材料
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住友大阪水泥等开发出可实现UHF天线小型化的磁性介电材料 东北大学未来科学技术共同中心教授大见忠弘。  住友大阪水泥执行董事、光电子事业部长兼新技术研究所长向井。  扁平形状的粒子（左）和球状粒子（右）。  此次开发的磁性介电体结构模式图。  使用磁性介电体的小型天线试制品性能比较。 住友大阪水泥与东北大学未来科学技术共同中心教授大见忠弘共同开发出了可使支持UHF所有频带的天线实现小型化的磁性介电体材料。除了可实现天线的小型化之外，还能使通信方向具有定向性，从而使手机更加省电。通过将此前难以兼顾小型化和高灵敏度的单波段电视用天线缩小到5cm，仅为原来的1/3～1/5，使其能够内置于机壳内。 住友大阪水泥等认为，随着今后信息通信技术的发展，“可双向进行高精细视频的无线通信”及“一周内不用充电也可工作”的便携终端的需求将不断扩大。要实现这些终端，必须使天线支持更大的带宽范围，并实现天线的小型化及省电化。此次开发的材料“便可解决”（住友大阪水泥）上述问题。 天线的长度与通信电波的波长成一定比例。为缩短电波的波长而采用的磁性体及介电体材料的导磁率及介电率越高，效果就会越好。一般情况下，调幅（AM）广播等低频带采用磁性体——铁氧体，而无线LAN等高频带采用介电体陶瓷。 采用铁氧体缩小天线尺寸的效果十分明显。但是，由于会吸收电波能量并将其转化为热能，通信电波的频率越高，接收灵敏度就会越低。另一方面，介电体陶瓷（非磁性）缩短波长的效果并不明显。因此，对于短波长（高频率）以外的电波，难以实现天线的小型化。比如，使用导磁率为1、介电率为10的介电体陶瓷时，天线可实现小型化的比例为通信波长的1/3左右。而500MHz频带（波长60cm）的地面数字电视需要长度为20cm的天线。因此，包含地面数字电视信号带宽在内的100M～1GHz频带的数据通信必须安装外置天线。 为了缩短该频带的波长，住友大阪水泥等注意到了导磁率较高且同时具有介电体性质的复合材料。材料一般采用名为坡莫合金（Permalloy）的导磁率较高的镍铁合金。 此次为了提高复合材料的导磁率，改进了以下三个方面。（1）将磁性体粒子处理为纳米粒子；（2）使磁性合金粒子呈扁平形状；（3）使纳米粒子均匀分布。而且，还开发出了扁平形状的磁性合金纳米粒子在树脂中均匀分布的材料。 通过（1）和（3），降低了材料的电波吸收率，提高了天线的灵敏度。具体而言，采用适于大量生产的液相合成法将块状坡莫合金处理成纳米粒子。关于（2），在施加磁场的过程中，控制粒子使其形成磁性较高的扁平形状。 树脂方面，采用了价格低廉且适于大量生产的环氧树脂及聚氨酯树脂。此外，还正在考虑采用日本瑞翁（Zeon）开发的、以低吸水性为特点的塑料——环烯烃共聚物（Cycloolefin Polymer）树脂。 由于预定2011年停止使用模拟波，因此将在1～2年内考虑开展相关业务。已向天线厂商提供用于评测的样品。 东北大学的大见教授表示，此次的成果具有让发表麦克斯韦（Maxell）理论的麦克斯韦（James Maxwell）“喜极而泣”的价值。另外，提到相关专利时，大见教授表示，“目前正在申请”，包含日本国内及国外正在申请近20项专利。 另外，住友大阪水泥等将在2009年2月18～20日于东京有明国际会展中心举行的“nanotech 2009”上展出此次发表的成果。（记者：吉泽 惠） ■日文原文 UHF帯のアンテナを小型化できる磁性誘電材料，住友大阪セメントらが開発 |
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