石墨烯導電油墨用於抗雜訊音頻訊號線_導電 (#30*) *完成小試

2015-6-15

這個應用技術的成功最像個無厘頭，本來是要比照鋁銅合金電纜做抗氧化層來增加導電性，結果意外找到石墨烯作為抗雜訊的功能。本來腸枯思竭找不到這篇寫前言的靈感，剛好群友提到 IBM花了 20億美元投入石墨烯到現在還沒有具體成果，應該是技術難以突破吧。我認為這只是表面見到的現象，原因呢？或許是思維還是站在半導體的角度去看，又或許只有 CVD製程這個選項，但無法控制單晶的形成。當初愛迪生髮明電燈時連碳纖維都用上了，雖然後來用鎢絲，但誰知道幾十年以後碳纖維成為高附加價值的材料呢。

這篇談到導電類應用技術的抗雜訊音頻訊號線。音頻訊號線有人稱它為標準電平信號線，它是音源與擴大機之間的連接線，它的傳輸電平在 1V左右，也是屏蔽型的傳輸線。音頻訊號線它的兩頭均為 RCA 同軸插頭（俗稱蓮花插頭），所以被稱作 RCA訊號線。使用於目前市場上出售的 CD 機、VCD機、DVD機、LD機、卡座、調諧器等音源設備，與HI - FI發燒擴大機、AV 擴大機等音頻處理/放大設備的連接。這種線使用廣泛，屬不平衡傳輸類型，具有一定的抗干能力。音頻信號線是由導線和插頭兩項基本部分組成，一般最常用的訊號線是同軸結構，就是我們所稱的非平衡訊號線，最中間是線芯，然後是一層絕緣體，絕緣體外圍會有一層碳物質導電體，這看起來黑黑好象橡膠一樣的物質是會導電的，主要是減低電流通過的噪音；再來就是一層由銅芯或是類似的線芯編織而成的屏蔽網，這屏蔽網就是俗稱的地線，焊接在接地點後會讓同軸線完成一個迴路，然後就是線最外層的 PVC外皮了，有一些線材為了增強抗噪能力，會再加一層編織隔離網，不過要留意的是多數的隔離網都是裝飾用，並不具抗RFI/EFI射頻的功能。

從學理來看，信號走在路徑上因為阻抗的變化所產生的反射能量亦隨著變化，阻抗越大，所產生的反射能量也越大，而雜訊強度亦隨著反射能量的變化而隨著成正比關係變化。而雜訊系以單端信號路徑的型態，其迴流必須走在其最近距離的連續金屬平面上，該金屬平面 (又稱信號傳輸線的參考面)的迴流路徑就像信號傳輸線 (Signal Trace)照鏡子一樣，其形狀及路徑就像鏡射影像一樣，映照在最近距離的金屬參考面上，回返電流信號就走在參考面裡，路徑所構成的面積越大則所形成的迴流面積也越大。此迴路面積在高頻的時候極容易受到高頻耦合效應而造成耦合輻射雜訊產生。bingo，以前教過各位要解決高頻問題就是從提高電導率做起，不是又驗證石墨烯在導電的強項嗎？

這個試驗在1月間在深圳某家音響線廠進行，我的同事在哪裡忙了三天也當場經過儀器測試才告知我這個好消息，而我們是希望導電油墨整個取代金屬隔離網。線材的主要目的是傳輸信號，所追求的終極目標應是將信號真實完整無缺地傳輸，不因線材本身材質和結構造成信號損耗或出現失真引致聲染色。而金屬隔離網就是要隔絕電磁波的干擾。芯線越多就越粗直徑就越大，例如﹕10mm的隔離網，芯線交叉就可能達 22線以上。另一方面，網的密度越高，隔離的頻率越高。

芯線加有石墨烯比芯線未加石墨烯在高頻 1.8GHZ和 1.9GHZ衰減有明顯的改善﹔芯線加有石墨烯搖擺破裂試驗 12000次後，在 2.4GHZ衰減明顯增大。我們認為是石墨烯導電油墨在極低的傳輸損耗與良好的屏蔽性能起了一個突出的表現。

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