在正在舉行的2015年美國化學學會會議上,Benjamin Lever博士介紹了Wright-Patterson空軍基地的美國空軍研究實驗室在柔性電子領域正在進行的研究。該機構所追求的目標是:可以將柔性半導體直接打印在基板上,例如帶有厚度不超過幾納米的精巧結構的柔性聚合物基塑料。這些器件的任何位置都將具有30%(相當于人的皮膚)至100%(意味著它們可以折疊)的拉伸極限。
“簡單地說,這種高性能柔性電子器件可以是半導體的,可以做得非常薄,只有幾納米厚,這使它高度柔軟,在與其他部件如電池、傳感器或者3D打印的連接件結合之后,可以被安裝到一個非傳統(tǒng)的基板上。它也可能是一種可拉伸或者適形的塑料。”
對于這種柔性電子器件,Benjamin Lever博士感興趣的一個應用是它可以像繃帶那樣綁在空軍飛行員的肩上,以收集他們的身體狀況信息,判斷他們的疲勞程度。當然這種類型的裝備也并不限于軍事應用,在普通的醫(yī)療或者消費應用中也很有用。
另外一個讓人感興趣的應用領域是根據(jù)飛機機翼的形狀,或者飛機內(nèi)部的空間特點制造出適形的混合柔性電子設備。能夠以最小厚度3D打印這樣設備的能力將使它們能夠被安裝到機翼上而不產(chǎn)生額外的阻力,或者避免不得不在設計時改變機翼的形狀,這將導致飛機性能的下降。這些設備可用于制造天線或其它容易加裝到飛機上的通信設備,而且它將會很容易拆卸、更換或改變位置。
可以想象得到,電子設備在極端條件下的生存能力對于空軍執(zhí)行常規(guī)和特殊任務十分重要。新一代軟電子設備的創(chuàng)造可以延長那些經(jīng)常暴露于高振動、極端溫度條件下的關鍵設備的壽命,特別是能夠保證飛機上武器系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
目前,幫助實現(xiàn)3D打印柔性電子的一個關鍵技術創(chuàng)新來自于鎵液態(tài)金屬合金的使用,這是北卡羅來納州立大學的Michael Dickie開發(fā)的。這些合金以類似液態(tài)汞的方式工作,它們很容易聚集在一起。一般來說電子器件上使用的電線往往會限制它們的柔性,因為這些電線往往會在應力作用下斷裂。而使用液體鎵制造的“電線”則可以取代固體金屬配線,因為它可以隨著不斷變化的表面而進行相應的變化,并且保證電路的暢通。
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