在实验中,研究人员概述了一种技术框架,用以生产微型(小于 1 毫米)、毫米级和宏观(大于 1 毫米)的 3D 微电子飞片,在这个框架中,设备的 3D 形状是使用平面制造工艺创建的——类似于半导体行业使用的制造方法。一层形状记忆聚合物(当施加特定刺激时可恢复其原始形状的材料)在特定位置粘结到预应变弹性体上,当应变释放时,这些位置的相关屈曲会导致材料折叠,形状记忆效应将飞片固定为 3D 形状。
具体而言,飞片的制造方案利用受控机械屈曲原理,采用最先进的平面加工和光刻技术形成的平面前体结构转换为所需的 3D 布局。释放预拉伸弹性体基底中的应变会通过一系列结合位点对这些前体产生压缩力,通过平面内和平面外位移和旋转运动的连续序列引起几何变换。
这些装置的总体形状(通过控制接合点的位置)、长宽比(高宽比,可调整预应变的大小)以及空气动力学表面的数量和形状有所不同。重要的是,由于该框架使用平面制造和光刻(表面图案化)技术,因此可以在单个组装过程中制作数百个采用不同参数设计的飞片,这对于将构成物联网一部分的微设备实际应用至关重要。 图 | 带有线圈天线和用于检测紫外线的传感器的微型飞行器(来源:美国西北大学) 就像种子一样,这些 3D 平台可以传输具有被动或主动功能的有效载荷,切实可行的制造方案为功能集成提供了多种可能性,几乎涵盖了所有形式的平面微系统、半导体技术和无线组件。这些微型飞行器可以像播撒种子一样,从高海拔位置以分散配置释放到大气中,用于各种应用,包括在局部位置进行大气监测,作为对传统重力和光学粒子计数方法的补充。