Исследователи представят обновленную информацию о новейших технологиях, а также о планах будущих исследований на 250-м Национальном совещании. Экспозиция Американского химического общества (ACS).«По сути, мы используем гибридную технологию, в которой традиционная электроника сочетается с гибкой, высокопроизводительной электроникой и новыми технологиями трехмерной печати», — говорит Бенджамин Дж. Ливер, доктор философии, который работает в исследовательской лаборатории ВВС в Райте. -База ВВС Паттерсон. «В некоторых случаях мы используем« чернила »на основе металлов, полимеров и органических материалов, чтобы связать систему друг с другом электронным способом.
С нашей технологией мы можем взять тонкую кремниевую интегральную схему толщиной в несколько сотен нанометров, и поместите его на гибкий, сгибаемый или даже складной материал, похожий на пластик », — говорит он.По словам Ливера, чтобы позволить электронике сгибаться или растягиваться или даже изменять свою конфигурацию после изготовления, команда Райта-Паттерсона обратилась к жидким сплавам галлия в качестве материала для электрических соединений. «Хотя эти жидкие сплавы обычно окисляются в течение нескольких минут и становятся по существу бесполезными, — говорит он, — команда смогла резко снизить эффекты окисления за счет использования ионных частиц, ограниченных стенками микрососудистых каналов внутри гибких субстратов. "В результате получается тонкий складной материал, который позволяет схемам вписываться в чрезвычайно ограниченные пространства и даже интегрироваться в сложные изогнутые поверхности, такие как крыло самолета или даже кожа человека.В авиационных приложениях, объясняет Ливер, гибридная гибкая система может использоваться для отслеживания напряжений и деформаций и передачи этой информации через миниатюрные встроенные антенны наземным экипажам или пилоту. Исследователи также разрабатывают такой же подход к мониторингу здоровья пилотов.
Это включает в себя биосенсорную систему, которая может измерять сердцебиение, уровень гидратации, пот, температуру и другие показатели жизнедеятельности с помощью миниатюрных схем. Система будет встроена в гибкий носимый патч и будет включать антенну для передачи этих биометрических сигналов пилоту или наземной команде.
Пластырь будет «дышать», сгибаться и растягиваться и будет обеспечивать измерения показателей в реальном времени, которые указывают на усталость или потенциальные когнитивные проблемы, отмечает Ливер.Еще одно военное применение, которое преследуют ВВС, — это использование гибкой гибридной системы в бомбах типа «разрушитель бункеров», которые взрываются после проникновения глубоко в землю. По словам Ливера, из-за прочности системы первоначальные испытания показывают, что гибкая схема останется жизнеспособной и может взорвать оружие после того, как оно выдержит первоначальный удар при контакте с землей после падения с самолета.В гражданском мире Ливер предполагает использование гибких систем для мониторинга состояния мостов и других типов инфраструктуры в режиме реального времени.
Он также указывает на медицинские приложения, такие как физическая обратная связь для спортсменов, когда они тренируются, и мониторинг в больнице в режиме реального времени для лиц, осуществляющих уход, обеспокоенных изменениями показателей жизнедеятельности пациента. Этот тип мониторинга избавляет от необходимости в громоздких электродах и проводке, которые обычно связаны с тщательным медицинским наблюдением.«В целом, у военных есть то преимущество, что они могут продвигаться вперед с исследованиями потенциально более высокого риска», — объясняет он. «Коммерческие инвесторы хотят получить четкую демонстрацию, прежде чем делать инвестиции. Военные могут использовать, возможно, трансформационные приложения на более ранних этапах, если мы увидим многообещающий подход к реализации и продвижению революционного потенциала технологии.
Когда мы добиваемся успеха, коммерческий сектор получает прямую выгоду».Ливер добавляет, что команда Райта-Паттерсона является частью недавно созданного под руководством Министерства обороны США Института инноваций в области производства гибкой гибридной электроники, о котором было объявлено президентом Бараком Обамой в декабре прошлого года.
В течение следующих пяти лет 75 миллионов долларов будут предложены в виде соответствующих грантов для стимулирования внутреннего развития производства гибкой гибридной электроники.