美研發(fā)柔性混合材料電子技術(shù)可制柔軟硅集成電路

在近日舉辦的第250屆美國化學(xué)學(xué)會(ACS)全國會議上，美國萊特—帕特森空軍基地空軍力量實驗室展示了他們最新的柔性混合材料電子技術(shù)。研究人員認(rèn)為，未來超薄的彈性高性能電子產(chǎn)品將會逐漸取代剛性印制電路板，在軍事及日常生活中均大有用武之地。

該實驗室本杰明J·利威爾博士說：“這種混合電子技術(shù)，能充分融合傳統(tǒng)的柔性電子元器件、高性能電子產(chǎn)品和新興的3D打印方法，能將金屬、聚合物和有機(jī)材料整合到‘墨水’中，將整個系統(tǒng)以電子方式連接在一起。用這種技術(shù)，可以制成幾百個納米厚的硅集成電路，使其成為像塑料一樣柔軟、可以彎曲甚至折疊的基材。”

利威爾介紹，為了讓電子器件在裝配后可彎曲或伸展，帕特森團(tuán)隊采用了液體鎵合金作為電器互連材料。他說：“雖然這些液態(tài)合金通常在幾分鐘內(nèi)就可以氧化成無用的材料，但研究團(tuán)隊找到了減少這種氧化過程的方法。”用特殊方法制作的超薄可折疊材料允許電路很貼合材料空間，甚至融入復(fù)雜的諸如飛機(jī)機(jī)翼或人類皮膚的彎曲表面。

在飛行器中，這種混合柔性系統(tǒng)可用來監(jiān)測壓力和應(yīng)力;通過微型嵌入式天線，可向地面人員報告飛行員的健康信息;可穿戴的生物傳感器在測量心跳、出汗水平、溫度和其他生命體征的同時，還能實時測量疲勞和潛在認(rèn)知問題的指標(biāo)。

利威爾透露，另一個軍事應(yīng)用是將其放置在“地堡克星”炸彈上，初步測試表明柔性電路能在炸彈被釋放出飛機(jī)后、與地面接觸的初期保持活性并引爆武器。

在日常生活中，利威爾預(yù)測，這種靈活的電子系統(tǒng)可以實時監(jiān)測橋梁和其他基礎(chǔ)設(shè)施的施工條件；在醫(yī)療應(yīng)用中，可以反饋運(yùn)動員訓(xùn)練時的身體指標(biāo)或?qū)崟r監(jiān)控病人的重要生命體征。