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由美國國家航空航天局資助的研究人員將使用3D打印技術(shù)在一塊尺寸僅為2×3英寸的單板上打印傳感器甚至是部分無線通信電路。Mahmooda蘇丹娜和她的團(tuán)隊(duì)在美國航空航天局戈達(dá)德太空飛行中心的綠地馬里蘭州贏得$ 2,000,000的技術(shù)開發(fā)獎,推進(jìn)基于納米材料的檢測平臺,它能夠感應(yīng)一切從氣體和蒸汽,氣壓和溫度的微小傳感器,然后通過無線天線發(fā)送該數(shù)據(jù)。
該倡議預(yù)計(jì)需要兩年時(shí)間。如果成功,該技術(shù)可以使NASA將人類送入月球和火星的努力受益。這些微型平臺可以部署在行星探測器上,以探測少量的水和甲烷,或用作監(jiān)測生物傳感器,以維持宇航員的健康和安全。
納米材料,例如碳納米管,石墨烯,二硫化鉬等,在極端條件下是高度靈敏和穩(wěn)定的。它們重量輕,抗輻射硬化,功率更低,是太空應(yīng)用的理想選擇。當(dāng)前的傳感器制造方法涉及一次構(gòu)建一個傳感器,然后將其集成到其他元件。 3D打印允許技術(shù)人員在一個平臺上打印一套傳感器,大大簡化了集成和打包過程。最初由Ahmed Busnina及其在波士頓東北大學(xué)的團(tuán)隊(duì)開發(fā)的3D打印系統(tǒng)將納米材料逐層應(yīng)用到基板上,以創(chuàng)建微小的傳感器。 Sultana和她的團(tuán)隊(duì)將設(shè)計(jì)傳感器平臺,確定哪種材料組合最適合測量微量,十億分之一的水,氨,甲烷和氫的濃度。使用她的設(shè)計(jì),東北大學(xué)將使用其納米級膠印系統(tǒng)來應(yīng)用納米材料。印刷后,Sultana的團(tuán)隊(duì)將通過沉積額外的納米顆粒層來增強(qiáng)其靈敏度,將傳感器與讀出電子器件集成在一起,并將整個平臺打包,從而實(shí)現(xiàn)各個傳感器的功能化。
同樣具有創(chuàng)新性的是Sultana計(jì)劃在同一硅片上打印部分電路,用于與地面控制器通信的無線通信系統(tǒng),進(jìn)一步簡化儀器設(shè)計(jì)和構(gòu)造。印刷完成后,傳感器和無線天線將被封裝在印刷電路板上,印刷電路板上裝有電子元件,電源和其他通信電路?!拔覀兏拍畹拿烂钪幵谟?,我們能夠在同一基板上打印所有傳感器和部分電路,這可能是剛性的或靈活的。我們消除了許多封裝和集成挑戰(zhàn),”Sultana說。 “這是一個真正的多功能傳感器平臺。我所有的傳感器都在同一芯片上,一層接一層地印刷。”
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