科研突破:美国空军在3D打印柔性电子方面的研究进展

12bet备用网址官网2017年3月6日讯  可以想象得到,电子设备在极端条件下的生存能力对于空军执行常规和特殊任务十分重要。新一代软电子设备的创造可以延长那些经常暴露于高振动、极端温度条件下的关键设备的寿命,特别是能够保证飞机上武器系统的稳定性。

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Benjamin Lever博士介绍了Wright-Patterson空军基地的美国空军研究实验室在柔性电子领域正在进行的研究。该机构所追求的目标是:可以将柔性半导体直接打印在基板上,例如带有厚度不超过几纳米的精巧结构的柔性聚合物基塑料。这些器件的任何位置都将具有30%(相当于人的皮肤)至100%(意味着它们可以折叠)的拉伸极限。

“简单地说,这种高性能柔性电子器件可以是半导体的,可以做得非常薄,只有几纳米厚,这使它高度柔软,在与其他部件如电池、传感器或者3D打印的连接件结合之后,可以被安装到一个非传统的基板上。它也可能是一种可拉伸或者适形的塑料。”

对于这种柔性电子器件,Benjamin Lever博士感兴趣的一个应用是它可以像绷带那样绑在空军飞行员的肩上,以收集他们的身体状况信息,判断他们的疲劳程度。当然这种类型的装备也并不限于军事应用,在普通的医疗或者消费应用中也很有用。

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另外一个让人感兴趣的应用领域是根据飞机机翼的形状,或者飞机内部的空间特点制造出适形的混合柔性电子设备。能够以最小厚度3D打印这样设备的能力将使它们能够被安装到机翼上而不产生额外的阻力,或者避免不得不在设计时改变机翼的形状,这将导致飞机性能的下降。这些设备可用于制造天线或其它容易加装到飞机上的通信设备,而且它将会很容易拆卸、更换或改变位置。

目前,帮助实现3D打印柔性电子的一个关键技术创新来自于镓液态金属合金的使用,这是北卡罗来纳州立大学的Michael Dickie开发的。这些合金以类似液态汞的方式工作,它们很容易聚集在一起。一般来说电子器件上使用的电线往往会限制它们的柔性,因为这些电线往往会在应力作用下断裂。而使用液体镓制造的“电线”则可以取代固体金属配线,因为它可以随着不断变化的表面而进行相应的变化,并且保证电路的畅通。

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