目前,美国空军研究实验室(AFRL)和哈佛大学的研究人员正寻求将传感器缩小到创可贴大小,为传感器及传感器应用的发展创造新的可能。
研究人员正在探索使用弹性介质印刷电路,以新方式产生能量的可能性。资料图
传统情报、监视和侦察传感器具有笨重的天线和大盒子,大盒子通常需要固定在某个地方。美空军和美国哈佛大学韦斯生物启发工程研究所希 望将这些传感器缩小至创可贴大小,创造一个新的可能性和传感器应用的世界。例如,想象一个传感器的电子元件可以数字化打印在薄的、可 弯曲、可伸展的弹性材料片上。
研究人员正在研究新型传感器如何增强步兵能力,比如利用穿戴电子设备感知疲劳和运动,通过监测步态或观察手臂如何弯曲,提供更好的体 能评估,以及更深层次了解他们的身体能力和限制。
3D打印技术制作的美空军英文字母缩写,资料图
空军设想这种新型传感器将具有一系列的潜在用途。比如纤细的弹性条带可取代飞机上的大盒子传感器,节约空间和载重。同时,它们还可以 减轻维护负担,比如加油机油囊周围的维护工作就非常复杂,需要数人从飞机上取下油囊来寻找漏洞,如果油囊上安装新型柔性传感器,可降 低维护成本,缩短维护周期。
其他军种也可从中受益。研究人员正在研究新型传感器如何增强步兵能力,比如利用穿戴电子设备感知疲劳和运动,通过监测步态或观察手臂 如何弯曲,提供更好的体能评估以及更深层次了解他们的身体能力和限制。此外,印刷电子不仅仅可用作传感器,研究人员还在探索使用弹性 介质印刷电路来产生电力。
演示中,由3D打印机打印柔性热塑性聚氨酯,然后使用空的打印机喷嘴和真空系统将微控制器芯片和LED灯置入柔性基片,从而产生混合系统。 资料图
AFRL团队表示,3D打印技术将在一年内完成“印刷”电子元件的生产,但在开发弹性介质方面仍有一些材料科学工作要做。在他们发表的研究 结果中,研究人员使用了3D打印机生成一种导电、含银的热塑性聚氨酯,然后运用拾放方法将微控制器芯片和LED灯置入柔性基片。这是3D打印 机首次打印带有集成微电子元件的弹性传感器,打印机从零开始打印了一个完整的弹性电路,实现了印刷部件与现成电子产品的相结合。最终 产品即使被拉伸超过原尺寸的30%也能保持功能。