使用附加制造技术创建可拉伸电子产品

如上图所示的新型可弯曲电子设备在未来可能会变得更加常见。照片由John Rogers,伊利诺伊大学,由国家科学基金会提供。欧洲杯线上买球

可以扭曲或拉长的电子元件被称为“可拉伸”电子元件。它们很快就会被用于为车载系统、电子设备、医疗设备和其他产品提供动力。据密苏里科技大学的研究人员称,使用类似3D打印的方法来制造可以帮助推广可伸缩电子产品。欧洲杯线上买球

在2017年1月版的《微机械杂志》上发表的一篇文章中,密苏里州科技研究人员评估了新兴可拉伸电子领域的现状,重点关注一种可在聚合物弹性体表面制造或安装的导体。

这些导体有可能很快取代为许多现有电子设备供电的不灵活、易碎的电路板。例如,它们可以用作贴在皮肤上监测大脑活动或心率的可穿戴传感器,也可以用作贴在曲面上的薄太阳能电池板,或者用作衣服上的传感器。

未来可拉伸电子产品的关键因素是表面或基板。弹性体是一种具有高弹性的柔性材料,这意味着它可以反复拉伸、弯曲、扭曲和弯曲,对其性能的影响较小。

在他们题为“基于弹性体的可拉伸导体的材料、力学欧洲杯足球竞彩和图案技术”(Micromachines 2017,8(1),7)的论文中,研究人员讨论了这组可拉伸电子器件面临的一个挑战,其中包括“克服失配”在柔性弹性体底座和高脆性电子导体之间。

“独特的设计和拉伸力学已经被提出,以协调不匹配,并将具有广泛不同性能的材料集成为一个独特的系统,”欧洲杯足球竞彩该研究小组由密苏里科技大学机械和航空航天工程助理教授潘恒博士领导。

潘说,一种被称为增材制造的新型制造方法可以帮助解决这个问题。

增材制造可以定义为一种使制造商能够一层一层地开发3D对象的过程——类似于3D打印,但使用的是陶瓷、金属或其他材料。欧洲杯足球竞彩在他们的论文中,研究小组建议使用增材制造技术将极薄的导电材料层打印到弹性体表面。欧洲杯足球竞彩

“随着加法制造技术的发展,直接书写技术逐渐成为传统减法图形制作方法的替代品。”科技研究人员说。

减法方法包括经常用于半导体制造的光刻法。

潘和他的同事们认为,添加制造是开发这些新设备的一种相对经济的方法。在密苏里科技公司,他们正在分析一种Pan称之为“直接气溶胶打印”的方法。该方法包括喷涂导电材料,并与可伸缩基底结合,以创建可放置在皮肤上的传感器。

“随着设备复杂性和分辨率的增加,对图形技术的要求也会更高,”他们写。“直接印刷,作为一种增材制造方法,将满足这些要求,并提供低成本和高速度的原型和制造。这可能是一种性价比高、可伸缩电子产品可扩展制造的解决方案。”

然而,研究人员表示,在可伸缩电子产品广泛应用于医疗设备、消费电子产品或其他领域之前,还需要面对更多挑战。这些挑战包括制造能够储存能量的可伸缩电池,并确保可伸缩电子器件和可延展表面的功能和耐久性。

然而,潘和他的同事们对可拉伸电子技术的进展持积极态度。他们预计各种各样的材料将会增长,这些材料可以用作电的良导体,也可以用作可伸缩电子器件的柔性表面。欧洲杯足球竞彩

这篇论文的共同作者是Xiaowei Yu和Wan Shou,他们都是密苏里科技大学机械工程专业的博士生,以及Bikram K. Mahajan,密苏里科技大学机械工程专业的硕士研究生。他们的研究论文于2016年12月27日首次在网上发表。

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