傳(chuan) 統的電子元器件通常是堅硬的,而柔性電子器件以其獨特的柔性和延展性,在武器裝備中具有廣泛的應用前景。采用增材製造技術,將超薄的導電油墨等材料直接打印到柔性基底材料上,可實現武器裝備的結構功能一體(ti) 化。近年來,外軍(jun) 積極利用增材製造技術改進裝備設計,實現結構功能一體(ti) 化。
▌將電子器件直接打印到武器裝備上,提高裝備性能
美國陸軍(jun) 嚐試采用增材製造技術將電子器件打印至頭盔、戰服、無人機和火炮等裝備上。研究人員使用噴墨打印機和電流傳(chuan) 導油墨來打印電子器件。

3D打印的柔性電路板

3D打印的無人機電路板
這一工藝使工程師可將傳(chuan) 感器直接打印至武器或一件衣服中。例如,將由銀納米粒子構成的無線電天線打印至一個(ge) 靈活的聚酰亞(ya) 胺襯底上,然後嵌入士兵的頭盔中,取代目前附著在頭帶上的天線。或者,電子器件可打印至火炮旁側(ce) ,從(cong) 而釋放更多空間。
▌開發新型3D打印可穿戴天線,可用於(yu) 戰場通信和監控等
印度軍(jun) 方開發出一種輕量、靈活和防水的3D打印天線,可以植入士兵們(men) 的軍(jun) 服中,該設計(由環氧樹脂基板和薄銅膜組成)比傳(chuan) 統的天線模型要更加靈活。

通過智能材料和結構實現功能性
3D打印天線長約3厘米,寬約4厘米,設定的工作頻率在3.37 GHertz左右,可以嵌入紡織品,從(cong) 而實現WiMAX(全球微波接入互操作性)應用。除了軍(jun) 事應用,這種天線也可用於(yu) 遠程醫療和環境監測。
▌利用3D打印實現發動機葉片的監測功能
噴氣式飛機的維護費時費錢,但將傳(chuan) 感器打印到航空航天部件上的一種新的3D打印方法有助於(yu) 優(you) 化這一過程。英國利用氣溶膠噴射技術,能夠將應變及光學蠕變傳(chuan) 感器直接打印到噴氣發動機壓氣機葉片表麵上。

在渦輪葉片結構上直寫(xie) 傳(chuan) 感器和電路
利用傳(chuan) 感器的激光檢測係統和光學測量功能,研究者們(men) 能確定10納米內(nei) 的元件蠕變。這使得人們(men) 可以實時監測葉片工況,有助於(yu) 提高燃油效率和發動機工作溫度,降低航空航天器維護成本。
END
目前,該應用方向主要開展了結構功能一體(ti) 化設計、增材製造新材料開發、多材料3D打印等關(guan) 鍵技術研究。未來,雷達、天線、探測器等電子器件將更多采用增材製造技術生產(chan) ,而柔性電子器件的增材製造是未來發展的熱點。此外,還將實現可穿戴式傳(chuan) 感器、嵌入式電子器件的高效、低成本製造,大幅提升裝備性能。
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