下一代ISR感測器可像創可貼一樣彎曲

關鍵詞：柔性電子器件 情報、監視和偵察感測器 美空軍研究實驗室

傳統情報、監視和偵察感測器具有笨重的天線和外殼，通常需要固定在某個地方。美空軍研究實驗室和美國哈佛大學韋斯生物啟發工程研究所希望將這些感測器縮小至創可貼大小，將感測器的電子元件數字化列印在薄的、可彎曲、可伸展的彈性材料片上。他們的最新研究成果發表在《先進雜誌》上。此外，研究人員正在將該技術推向實際應用，設想了這些柔性感測器可能的使用範圍。

背景

空間和重量對於航天器總是非常重要，用纖細輕薄的彈性材料取代體積龐大的箱子，可極大地節約航天器的飛行載荷。此外，柔性感測器還可以降低維護成本並縮短維護周期。其他軍事應用也可以從中受益。如，柔性感測器可感應步兵的疲勞和運動，可以監測步態，或者看出某人的手臂是如何彎曲的。我們能提供更高性能的裝備，更好監測步兵的物理能力和限制。

美國空軍研究實驗室的研究與商業領域，如NextFlex聯盟等正在開展的工作相一致。該聯盟成立於2015年，彙集了國防、工業和學術界的科學家，開展對柔性電子產品的研究。NextFlex聯盟旨在創造出舒適的、可伸縮的智能產品，從而迎來「電子萬能」時代，提升世界效率。這完全是為了增加混合電子產品領域的製造能力。我們意識到，除了開展基礎科學研究，我們還需要培養製造能力，將這些能力轉化為器件和產品。轉化時間可能還要花幾年的時間。3D列印將在一年內得到充分發展，以生成「印刷」電子元件，但在開發彈性介質方面還有一些材料科學工作要做。

技術內涵

研究結果表明，研究人員使用3-D印表機追蹤導電、銀注入熱塑性聚氨酯，將微控制器晶元和發光二極體置於柔性襯底上。這是三維印表機首次利用單一工藝列印帶有集成微電子元件的可伸縮感測器。

從零開始，印表機建造了一個完整的可伸縮電路，這個電路將可印刷元件的機械耐久性與商用現貨電子器件的可靠性相結合。在演示中，3-D印表機用來列印柔性、銀注入熱塑性聚氨酯的導電蹤跡。

然後，採用拾取-放置方法將微控制器晶元和發光二極體置於柔性襯底，由一個空的印表機噴嘴和真空系統增強以創建混合系統。最終產品甚至在拉伸30%後仍能保持性能。

優勢

這種感測器可能比採用的螺母和螺栓便宜，但真正的好處是感測器具有我們今天根本沒有的能力。有些地方，現在不存在任何感測器，還有一些地方，這些感測器可以顯著減輕下一代情報、監視與偵察的負荷。

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