被美國空軍看上的技術——柔性電子

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柔性混合電子技術正展開從實驗室走向市場的嶄新旅程,展現其橫跨航空、消費電子、醫療保健、機器人和工業自動化等領域的成果;而在這些領域的許多單位與業者也試圖透過這項新技術發掘自家的利基市場...

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被美國空軍看上的技術——柔性電子

柔性電子正在走向市場

在NextFlex研發聯盟位於美國硅谷的製造研究中心,柔性混合電子技術正展開從實驗室走向市場的嶄新旅程。該製造研究中心是在2015年底成立的,募集了大約1.65億美元的私人和公共資金,用於推動結合柔性基板印刷電路和超薄芯片的技術進展。


多達50種產品展現柔性電子在橫跨航空、消費電子、醫療保健、機器人和工業自動化方面的成果。這些成果來自於波音(Boeing)通用電氣(GE)等久負盛名的巨擘、大型合約製造商FlexJabil以及眾多學術研究部門,各單位均試圖在該新興技術領域挖掘屬於自己的利基市場。


美國空軍(U.S. Air Force)算是早期採用者,它與NextFlex連手進行大約9項研究計劃。根據一名美國空軍研究人員描述,在NextFlex所進行的研究任務將有助於加速使這一技術成熟。該中心大約有80家成員的商業計劃正在進行中。


NextFlex執行董事Malcolm Thompson表示:“我們的進展十分順利,現在已經不再僅僅忙著與研發團隊打交道,業務部門也正緊鑼密鼓地搭建中。”


美國空軍材料與製造部門執行總監Charles Ormsby說:“我們有50名人員服務於9個NextFlex項目小組,並提供了230萬美元的資金。”


美國空軍的目標是使用柔性混合電子,為飛行員和飛機打造實時顯示器,以監測其健康情況。柔性混合電子也將用於控制電子裝置,減輕從小型無人機到最大商用飛機等各種設備的重量。


波音研究集團電子技術總監Per Beith說:“哪怕只是為55萬磅重的波音787夢幻客機減輕1%的重量,也已經相當於一輛車的重量了,並可為整個飛機機隊節省數十億美元的支出。柔性電子將創造一場使我們更成功的革命!

柔性電子擴展新應用

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Jabil展示柔性的塑料電路板,使用印刷在柔性基板上的導線和電路,以及安裝在其上的超薄型芯片。

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另一項Jabil的化妝品應用採用1.5V的柔性印刷電池。

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GE展示在NextFlex研製的兩代心電圖(ECG)傳感器原型;最新一代(圖上)可將電阻刻入塑料基板。GE希望能用於在近幾年內生產商用且可重複使用的電子醫療貼片,並在5年內發展出夠便宜且可一次性使用的產品。

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波音公司展示幾種類型的飛機印刷天線,如圖中所示的10GHz產品。波音和美國空軍都在實驗能裝進飛機機翼的適形天線(conformal antenna)。

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合約製造商Flex展示一款帶ECG傳感器的加熱運動衫,其中編織進柔性照明和加熱組件。這種柔性加熱組件也已經開始用於汽車後視鏡和滑雪護目鏡了。

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美國史丹佛大學學生展示一款包覆一連串傳感器的機器手臂,使其得以在行進中進行偵測與避開物體。

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Auburn展示一款安全腕帶,可用於監測在危險情況下工作的人員。目前的設計採用聚酰亞胺基板,但該團隊也正研究如何在其它塑料基板上使用增層印刷以利電路佈局。

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亞德諾(ADI)展示使用塗層柔性電路的雙面ECG傳感器。該公司還討論了各種挑戰,包括如何使柔性設計的成本夠低以實現商用,以及尋找能夠承受高溫組裝過程的生物兼容粘著劑與柔性材料等。

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NextFlex位於美國加州聖荷西的實驗室


物聯網和可穿戴的未來還得靠柔性電子技術

印刷與柔性電子產品市場逐漸成為一個充滿活力的領域,隨著越來越多的新產品發佈,使得印刷電子的出現成為現實。柔性混合電子生態系統正成為可穿戴電子、醫療設備與IoT設備的基礎,而該領域面臨的主要挑戰是如何為可穿戴設備開發 全新且有效的電源、打造人性化的設計、管理從數百萬臺設備而來的數據,以及保護信息。


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全球印刷電子產品市場預測(以組件類型計)


隨著越來越多的新產品發佈,使得印刷電子的出現成為現實。美國國防部(DoD)2015年還投資了約7,500萬美元,計劃在聖荷西打造柔性混合電子(FHE)製造機構。根據IDTechEx,整體印刷與柔性電子市場將在今年成長至4億美元,預計在2018年時可突破10億美 元,並在2026年以前達到超過69億美元的市場規模。


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