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可伸缩电子设备是可穿戴技术的下一个发展方向吗?
可伸缩电子设备是可穿戴技术的下一个发展方向吗?
印刷电路板 (PCB) 设计与过去的胶带和切割方法相比已经走了很长一段路。高级功能使设计人员能够使用 ECAD 软件轻松开发 FR-4 刚性 PCB。
柔性PCB 和互连在今天很常见,通常用于将笔记本电脑“主板”等硬件与显示屏或可折叠电子系统连接起来。
柔性PCB 的示例。
近年来,出现了关于第三种电路板和电子设备的讨论:可拉伸电子设备。可伸缩电子产品在研究领域呈上升趋势,随着可穿戴技术的普及,它们可能会在不久的将来成为商业产品。
可拉伸电子产品与 Flex 和 Rigid-Flex 有何不同
传统PCB有多种变体,包括刚挠结合设计,在刚性PCB元件和全柔性PCB之间的柔性基板上加入互连铜,并将整个系统焊接到柔性基板上。
板载系统组件的柔性PCB示例。
的IPC-6013D(2017版)是有关的柔性和刚性-柔性PCB的表现IPC标准。然而,与通常可在单轴上弯曲的柔性PCB 不同,可拉伸电子产品是一种可拉伸、可扭曲和可弯曲的开发中设计类。
信号互连、基板、传感器电极,甚至能量存储表面等结构都可以通过各种应变量拉伸,但仍保持其操作特性。
总的来说,要实现这些属性和它们可以应用的特定应用程序,需要克服各种挑战。
可拉伸电子产品的挑战和潜在应用
武汉大学研究员 Wei Wu于 2019 年发表的一篇综合论文概述了可拉伸电子产品的制造材料、挑战和进展,以及该技术的各种潜在或正在进行的应用。
Wu 指出,实现弹性电子有两种主要方法,其中一种是使用固有可拉伸材料,如主要的聚(二甲基硅氧烷)(PDMS)。
实现导电性的一种方法是使用金属纳米线、碳纳米材料和聚合物,它们以各种配置嵌入可拉伸材料中,包括“波浪结构配置、岛状互连、分形设计和传统剪纸”。
该文还涵盖了可拉伸电子产品的三个潜在领域:导体和电极、能量存储以及可拉伸和自愈的晶体管和传感器等印刷电子产品的开发。