FlexMat | 文章精选：告别充电线！射频无线充电如何赋能柔性电子的未来

导读：在未来，你身上的智能手表、健康监测贴片、甚至植入体内的医疗传感器，都不再需要充电线，也不必频繁更换电池，它们从空气中的无线电波里"汲取"能量，持续运转。这正是射频（RF）无线充电技术！

图1 无线充电技术概览

近日，中山大学与厦门大学联合团队在期刊上发表了一篇重要综述论文——Radio Frequency-based Wireless Charging Technologies: Fundamentals and Applications in Flexible Electronics Materials，系统梳理了射频无线充电技术的基本原理及其在柔性电子材料中的前沿应用，为这一快速发展的领域提供了全面的学术参考。

一、无线充电，不止于"放上去就能充"

提到无线充电，大多数人想到的是手机放在充电板上的场景—那是基于电磁感应耦合的近场充电技术。但无线充电的版图远不止于此。

本文系统回顾了四大主流无线充电技术：感应耦合、电容耦合、磁共振耦合以及射频辐射充电。前三种属于"非辐射型"，依赖磁场或电场的近距离耦合，效率高但距离受限，且对发射端与接收端的对齐精度要求苛刻。

而射频无线充电则属于"辐射型"技术，利用300 MHz至300GHz频段的电磁波，通过天线发射和整流天线（Rectenna）接收，实现远距离、非接触的能量传输。它的核心优势在于：传输距离远，无需近距离对准；支持同时无线信息与能量传输（SWIPT；可拓展性强，一个射频源可同时为多个设备供电；与现有通信基础设施（如Wi-Fi、5G）兼容；特别适合小型化、低功耗的柔性电子器件。

二、从天线到整流器：射频能量收集的"硬核"底层

射频无线充电系统的核心硬件是整流天线（Rectenna），它由天线、整流器、阻抗匹配网络和射频滤波器组成。文章对天线设计和整流器拓扑进行了深入的技术分析。 在天线端，文章涵盖了微带贴片天线、单极天线、天线阵列以及柔性天线等多种类型，并讨论了单频、宽带和多频段天线在能量采集中的设计策略。在整流器端，文章详细比较了半波整流器和全波整流器的性能差异，并介绍了自适应整流器、传输线电阻压缩网络等前沿拓扑结构，为提升射频-直流转换效率提供了丰富的技术路径。

图2无线充电技术在生理信号监测应用

三、柔性可穿戴与植入式医疗：射频充电的"主战场"

文章的一大亮点在于深入探讨了射频充电在柔性生物医学传感器等场景中的应用，在应用层面，文章覆盖了四个方向：

一是生理信号监测。口腔内的正畸力传感器、贴在皮肤上的运动和呼吸监测贴片、可降解的临时心脏起搏器、能在拉伸状态下保持射频特性不变的可拉伸传感器——这些器件都通过射频能量采集实现了无电池、无线缆的工作方式。

二是生化信号监测。汗液成分分析、无创葡萄糖检测、能自动做电刺激治疗的智能伤口敷料、甚至利用活体水凝胶调节皮肤免疫的生物电子平台，都在借助射频技术解决供电和数据传输的问题。

三是柔性与可拉伸电子的集成。文章讨论了微型超级电容器与射频充电线圈的集成、基于MXene和石墨烯等新材料的柔性整流天线、纺织基天线等方案，展示了射频充电如何与柔性基底和储能元件融合，构建出真正可穿戴的自供电系统。

四是体表无线数据传输。反向散射通信（BackCom）让设备不主动发射信号，而是通过反射环境中的射频信号来传递数据，功耗极低，和射频能量采集天然互补。文章梳理了这一方向在可穿戴成像、体表传感网络等场景下的进展。

图3无线充电技术在生化信号监测方面的应用

五、未来研究方向

与以往聚焦单一技术原理或特定应用场景的综述不同，本文首次系统性地将射频无线充电技术与柔性电子材料的交叉领域进行了全面梳理，填补了该方向的文献空白。文章不仅覆盖了从底层硬件设计（天线、整流器）到上层系统应用（可穿戴、植入式、IoT）的完整链路，还为未来研究指明了方向——如何在可扩展性、多设备支持和柔性集成等方面实现突破。