当华纳罗宾斯空军基地的飞机维修人员在燃料箱工作时要求更好的安全监控时，他们得到了一个配备蓝牙的、灵活的、保形臂章，可以监控挥发性有机化合物 (VOC) 浓度、氧气水平、温度和湿度。该安全装置由 NextFlex 使用称为柔性混合电子 (FHE) 的新兴技术与空军研究实验室的材料和制造局以及第 711 人类性能联队合作开发。
飞机机翼内的密闭空间对人工检查来说是有问题的，部分原因是燃料残留物中的挥发性有机化合物。灵活的臂带设备使工作更安全、更高效。“这是一种将电子设备集成到纤薄设备中的新方法gs，”专注于 FHE 的美国制造创新研究所 NextFlex 的工程总监 Janos Veres 说。 “显然，主要应用在国防和航空航天领域，但这项技术将迁移到……任何地方。”
总体而言，对 FHE 市场的分析支持了 Veres 的预测。
“根据 Prescient & Strategic Intelligence 的市场研究报告，在过去五年中，印刷电子产品的全球市场收入增长迅速，年增长率达到 22%，”Argonne National 首席材料科学家 Yuepeng Zhang实验室，在关于为 FHE 制作材料的网络研讨会上说。 “按照这个速度，到 2030 年，总收入预计将从 2019 年的 360 亿美元增长到 3600 亿美元。”
除了 Warner Robins 所做的环境监测外，FHE 在航空航天和国防领域的应用也存在在生物医学评估、安全、通讯方面ons、能源生成和存储、计算、供应链管理和资产维护。
很容易理解为什么基地的飞机维修团队更喜欢使用新臂章而不是传统的安全监控方法。
根据 NextFlex 网站上发布的一篇报道，“目前在密闭空间内监测工人健康和安全的方法依赖于笨重的大气监测器和持续的目视观察”。 “这些方法是劳动密集型且不准确的，因为它们无法直接监测工人周围的气氛或指示工人何时处于危险境地。”
就像在华纳罗宾斯一样，FHE 在传统半导体上的应用集成电路很受欢迎，因为它们灵活、体积小、重量轻。
例如，NextFlex 柔性微控制器的重量比 Arduino Mini 微控制器板轻 70%。
除了这些参数, FHE 也满足全局 dZhang 说，需要更便宜、更节能的电子设备。
NextFlex 的执行董事 Malcolm Thompson 正在帮助引领国内柔性混合电子产品的生产。尽管有这些优势，但仍有一些问题需要克服。
“美国电子行业，尤其是国防电子行业的一个主要担忧是，虽然电子产品的重要研发发生在国内，但电子产品的大部分制造实力都在海外，”据称空军研究实验室 (AFRL) 2016 年的一份报告。 “这种加强外国电子制造的趋势意味着美国国防组织必须积极努力确保国内供应商的可用性并提高他们满足需求的能力。对日益复杂的国防电子产品的需求。”
AFRL 的一位官员证实，这一说法在 2021 年仍然适用。
在全球范围内，新兴技术的发展受到更多需求的阻碍NextFlex 执行董事马尔科姆·汤普森 (Malcolm Thompson) 说。
在美国，制造业因其创新能力而在 FHE 行业中处于有利地位，他说，并且由于在其中工作的聪明人。
“人才？”汤普森说。 “总的来说，是的，我们拥有它。”
NextFlex 中的一些人才，工程师们使用 FHE 创造了一种可穿戴设备，国防部 (DoD) 可以使用该设备代替智能卡) 人员安全访问军事系统。
在混乱中添加秩序
在办公室或其他受控环境中，使用智能卡和 PIN 获取访问权限不仅安全，而且流程易于管理。
然而，在战术情况或战斗中情况并非如此。
对于那些混乱的情况，NextFlex 与美国陆军作战能力发展司令部合作制造了一种灵活的无线 FHE 设备，可以佩戴在衬衫的袖口。该技术正处于预生产、试验阶段。
“您可以想象这个项目的最终目标是创建一个嵌入式设备，而不是您通常拥有的刚性卡片或冰球NextFlex 项目的硬件系统工程师肖恩纳奇纳尼 (Sean Nachnani) 说。 “它只是你衣服或制服的一部分，没有重量限制。这就是 FHE 的美妙之处：它很薄，它是保形的，它会随着你弯曲。你不会注意到它。”
FHE 的部分制造过程是将硅芯片切成厚度为只有几十微米。
“这就是我们正在做的技术令人兴奋的地方，因为那时硅是可弯曲的，”Veres 说。 “因此，我们正在将整个电路与可能弯曲的硅一起制作。”
DoD 安全设备的电源和通信是无线的，因此没有让湿气和灰尘进入的端口。
整个设备封装在通过包覆成型工艺制成的软硅树脂中，该工艺还提供防潮、湿气和机械冲击保护。
NextFlex 尚未完成入口保护测试。但软件和测试工程经理罗布·麦克马纳斯 (Rob McManus) 表示，其他以相同方式屏蔽的设备很容易达到 IP68 等级。
使用类似的可穿戴设备可用于访问工业环境、医院中的安全位置
虽然 FHE 对于为国防部制造更好的安全设备至关重要，洛克希德马丁公司正在使用它们制造小型无人驾驶航空系统 (SUAS)，例如它的 Condor eXtended Endurance & Payload (XEP) see around corners。
尖端卫星通信
Janos Veres，工程总监NextFlex 预测，为航空航天和国防开发的柔性混合电子设备最终将随处迁移。洛克希德公司与 AFRL 联合开发了 Condor XEP，用于情报、监视、侦察/搜索和救援行动。
它有翼展 143 英寸，机身长 68 英寸，通信范围约 9.3 英里。 Condor XEP 旨在以更低的成本模仿更大的车辆，便携且可手动发射。
SUAS 配备了摄像头和夜视仪，但洛克希德先进技术研究所的研究员 Steve Gonya制造技术集团领先e努力增加太阳能和实时高清视频流。该团队还在升级 Condor XEP 的卫星通信 (SATCOM) 功能。
一般来说，所有这些功能都已包含在使用传统电路板的过程中，但“这样做的目的是考虑去除刚性组件并将越来越多的电路功能单独放在柔性电路电缆上，从而消除那些体积更大、重量更重的结构。” p>
Gonya 说他们已经用 FHE 替换了“大老鼠的巢”线束，并添加了新的电源管理电路板。
为了从太阳获取能量，他使用灵活、高-SUAS 机翼上的高效三结砷化镓太阳能电池板。团队正在进行飞行测试g 现在。
“它似乎不会影响飞机的空气动力学特性，但我们正在测量它产生了多少能量，”Gonya 说。 “在阳光明媚的晴天，机翼上完整的太阳能电池应该产生超过 100 瓦的电力。”
100 瓦足以或接近持续飞行所需的电力，他说.相比之下，目前用于为 Condor XEP 供电的锂离子电池支持大约四个小时的飞行时间。
还在测试中的是双频、最小输入-最小输出通信 (MIMO-COMM)来自 SUAS 摄像头的实时高清视频流的数据链路。
这种灵活的共形天线是由马萨诸塞大学洛厄尔分校的一个团队设计的。它看起来像是贴在 SUAS 机翼底部的补丁。 MIMO-COMM 取代了垂直安装在机翼上的刀片天线。
“它基本上可以在拐角处弹跳，”贡雅说。 “通常这是一件坏事，但对于 MIMO，他们可以处理这些多重输入。因此，您可以获得比视线更好的效果。
“此外，我们想要一个没有零点的漂亮球形天线方向图，”他说，将 MIMO 天线的辐射方向图与圆环状天线方向图进行了对比全向天线的方向图。全向天线的辐射方向图在中上部和中下部有信号丢失。
尚未添加到飞机上进行测试的是 FHE，用于超视距视频上行链路的 SATCOM 能力.
大多数 SATCOM 通信孔径大而笨重，大约有一个面包盒那么大。商业上可用的孔径都无法安装在 Condor 大小的 SUAS 上。
“这是最雄心勃勃的目标，即卫星通信，”Gonya 说。
虽然与佐治亚理工学院、洛克希德公司开发了一种带有电子、电路、天线元件和移相器全部集成在一起，形成一个真正的带波束控制的相控阵。
“电子设备与天线集成在一起，在飞机飞来飞去并试图跟随卫星时进行波束控制，”贡雅说。 “这是这里最前沿的东西。我们开发了一个足够小、足够灵活并具有足够增益的孔径，我们现在可以将它与这架 Group 1 飞机集成。”
该团队仍在对通信范围进行测试。
虽然洛克希德马丁公司的技术是最先进的，今天在灵活、共形混合电子领域的前沿可能会带来明天的创新，将传感和功能与设备更紧密地结合在一起。
“我认为这确实是一个悬而未决的机会未来，”波利克斯说。 “我们将看到物体的电子皮肤。”
