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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(duì)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(duì)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(shí)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(shí)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。(記者房琳琳)