我要感谢我的导师 Pertti Silventoinen 教授,让我在攻读博士期间一路顺风顺水,无需担心官僚主义障碍。我感谢这篇博士论文的审阅者和反对者 Rajan Ambat 教授和 Bálint Medgyes 博士,感谢他们花费宝贵的时间阅读和评论我的论文。此外,我还要感谢我的 ABB 导师 Kari Maula 博士在我的整个学习过程中提供的专业指导。我要感谢我的部门经理 Vesa Tiihonen 先生和我的团队经理 Jonas Strandell 先生,他们提供了一个可以轻松专注于研究的工作环境。我还要感谢系统驱动产品工程和质量部门的每一位同事,特别是 Joonas Leppänen 先生,感谢他分享了 IGBT 环境测试方面的知识和科学意见。我非常感谢 Drives Product、Quality and Reliability Laboratory 的同事们对我的支持、建议和帮助,尤其是 Joni Jormanainen 先生、Aleksi Vulli 先生、Natalia Kanko 女士和 Samu Kaius Järvinen 先生。你们花费了大量时间与我一起进行研究和撰写文章。此外,还要非常感谢 Mika Kiviniemi 先生处理构建和实施我们的测试设置和研究方法所需的所有订单。特别感谢 LUT 的 Olosuhdetestauskontti 团队,尤其是 Tommi Kärkkäinen 博士,感谢你们在我攻读 LUT 博士学位期间给予的大力支持。我还要向 Hanna Niemelä 博士表示最深切的谢意,她帮助我改进了这篇论文的语言。我要感谢我的父母 Kjell 和 Sari,感谢他们在我的一生中给予我的所有积极支持。最后,我的妻子蒂亚和儿子埃米尔,感谢你们多年来在我学习和职业生涯中给予我的爱、支持和鼓励。
与刚性印刷电路板 (PCB) 和柔性 PCB 相比,软电路具有更高的稳健性和更好的机械阻抗匹配性,可与更广泛的宿主表面(包括纺织品和人体软组织)匹配。然而,可拉伸电子产品开发中的一个关键挑战是使用可印刷油墨的能力,这种油墨在 > 100% 的大应变下仍能保持高电导率和稳定的走线电阻。一种有前途的方法来创建具有低机电耦合的柔软、可拉伸和可印刷电子产品,就是将微流体通道或液态金属 (LM) 液滴整合到软弹性体中。[8,9] 镓基 LM,例如共晶镓铟 (EGaIn),因其高导电性、低流体粘度和可忽略不计的毒性而特别受欢迎。[10] 然而,制造带有 LM 导体的电路通常需要大量劳动力,并且需要许多手动步骤。由于 LM 的粘度低、表面张力高且与基板的粘附性差,直接打印 LM 也具有挑战性。因此,研究人员试图提出创新技术,以打印基于 LM 的电路。在一项研究中,EGaIn 沉积在印刷的 Ag 纳米墨水上,以实现电导率提高 6 个数量级、应变耐受极限提高 20 倍以上。[11] EGaIn 还用于选择性润湿光刻图案化的铜 (Cu) 走线,以创建高性能集成电路 [12],并且还沉积在电纺弹性纤维垫上,以获得具有高导电性和可拉伸性的薄膜导体。[13] 在另一项最近的研究中,LM 和银薄片悬浮在热塑性弹性体中,并用于具有极高拉伸性 (2500%) 的摩擦电纳米发电机。 [14] 其他努力包括利用 EGaIn 液滴渗透网络,无论是印刷迹线的形式 [15,16,17] 还是由悬浮在弹性体基质中的 LM 液滴组成的橡胶复合材料。[18,19,20] 然而,这些使用 LM 液滴印刷软电子器件的方法需要额外的热、光学或机械烧结步骤,以及其他形式的后处理以诱导电导率,并且印刷适性对于与微电子集成的应用受到限制
随着物联网 (IoT) 的快速发展和 5G 的引入,传统的硅基电子产品已无法完全满足市场需求,例如由于机械不匹配导致的非平面应用环境。这为使用柔性材料避免物理刚性的柔性电子产品带来了前所未有的可能性。丝素蛋白、纤维素、果胶、壳聚糖和黑色素因其出色的生物相容性和生物降解性而成为下一代柔性电子产品最有吸引力的材料之一。丝素蛋白在生物相容性和生物降解性方面优于它们,并且还具有多种其他理想特性,例如可调节的水溶性、出色的光学透射率、高机械弹性、重量轻和易于加工,而这些特性是其他材料部分或完全不具备的。因此,丝素蛋白已成为生物相容性柔性电子产品最广泛使用的构建块之一,尤其是用于可穿戴和可植入设备。此外,近年来,丝素蛋白的功能特性研究也越来越受到重视,如介电特性、压电特性、高失电子倾向性、环境敏感性等。本文不仅介绍了不同种类丝素蛋白的制备技术以及丝素蛋白作为基础材料应用的最新进展,还介绍了丝素蛋白作为功能元件的最新进展。本文还对丝素蛋白基柔性电子产品面临的挑战和未来发展进行了探讨。
所有 BINAY 航空灯均基于非开关无源型电路(无 SMPS)。LED 航空障碍灯内部的电路本质上是无源电子(固态)电路,不使用内部 SMPS 驱动器开关单元来控制灯具。内部 LED 电流控制仅采用非开关电子方式。航空障碍灯单元内部不使用电解电容器。以上是确保 LED 航空障碍灯可靠性所必需的。该系统设计有效地消除了航空灯内部的任何有源元件和电路,并提高了 LED 的固态无源可靠性(安装在高层建筑高度相对难以接近的位置)。这大大降低了 LED 航空障碍灯本身(安装在系统的极高位置)发生元件故障的可能性 - 从而降低了任何维护要求的可能性。
应对 21 世纪农业 (Ag) 的巨大挑战需要从根本上转变我们对人工智能 (AI) 技术作用的设想,以及我们构建农业 AI 系统的方式。这种转变对于复杂、高价值的农业生态系统尤其必要,例如美国西部种植 300 多种作物的农业生态系统。该地区的农民和政策制定者面临着盈利能力不稳定、作物严重损失和作物质量差等问题,原因是劳动力成本增加、熟练工人短缺、天气和管理不确定性以及水资源短缺等诸多挑战。虽然 AI 有望成为应对这些挑战的重要工具,但必须扩展 AI 能力,并需要考虑人类的投入和行为——呼吁建立强大的 AI-Ag 联盟,这也为实现持续创新创造了新的机会。实现这一目标远远超出了任何特定研究项目或学科范围,需要在研究、开发和培训方面进行更全面的跨学科努力。为了满足这一需求,我们发起了 AgAID 研究所,这是一个多机构、跨学科的国家人工智能研究机构,它将建立新的公私合作伙伴关系,涉及农业和人工智能领域的各种利益相关者。该研究所致力于为特色作物农业提供人工智能解决方案,其中与水资源可用性、气候变化和极端天气以及劳动力短缺有关的挑战都非常突出。我们对 AgAID 研究所所有活动的方法都遵循三个跨领域原则:(i) 作为人工智能设计的第一原则;(ii) 适应不断变化的环境和规模,以及 (iii) 扩大人类技能和机器效率。AgAID 研究所正在开展一系列活动,包括:使用农业人工智能应用作为开发创新人工智能技术和工作流程的试验台;为气候智能型农业奠定技术基础;充当文化包容性协作和跨学科学习以及知识共同生产的纽带;为农业和人工智能技术交叉领域的职业培养下一代劳动力;促进技术采用和转让。
所有 BINAY 航空灯均基于非开关无源型电路(无 SMPS)。LED 航空障碍灯内部的电路本质上是无源电子(固态)电路,不使用内部 SMPS 驱动器开关单元来控制灯具单元。内部 LED 电流控制仅采用非开关电子方式。航空障碍灯单元内部不使用电解电容器。以上是确保 LED 航空障碍灯可靠性所必需的。该系统设计有效地消除了航空灯本身内部的任何有源元件和电路,并提高了 LED 的固态无源可靠性(安装在高层建筑高度相对难以接近的位置)。这大大降低了 LED 航空障碍灯本身(安装在系统的极高位置)发生元件故障的可能性 - 从而降低了任何维护要求的可能性。
Cammen Chan 自 1996 年以来一直从事电子行业。在获得温特沃斯理工学院电子工程技术理学学士学位和波士顿大学电气工程理学硕士学位后,他在 IBM 微电子公司开始了他的工程师生涯,随后在 ADI 公司、美国国家半导体公司和多家科技初创公司工作。他在纳米技术领域拥有一项美国专利发明。自 2009 年以来,Cammen 还担任多所美国高校的兼职教师,包括 ITT 技术学院、德锐大学、西部国际大学、先进技术大学、钱德勒吉尔伯特社区学院、雷明顿学院和 Excelsior 学院。他教授电子工程技术、信息技术、数学和新兴技术。Cammen 以现场、在线和混合课程等各种形式教授了本书中的所有科目。目前,Cammen 是菲尼克斯地区 Microchip Technology 的技术培训工程师。
图 1. 制造过程示意图。(a)PMP 制备过程和样品照片,白色箭头指向 PMP。(b)固定在 3D 打印支撑框架上的 Metal-FPI 上的聚对二甲苯沉积。插图显示了聚对二甲苯封装的普遍特征。(c)PMP 的 SEM 横截面以及相关的 EDS 映射。
摘要:当前基于硅的电子技术正在接近其物理和科学极限。碳基器件对下一代电子产品具有众多优势(例如,速度快、功耗低和工艺简单),当这些优势与碳元素多功能同素异形体的独特性质相结合时,正在引发一场电子革命。碳电子器件正通过新的制备方法和复杂的设计取得长足进步。从这个角度来看,本文回顾了不同尺寸的代表,例如碳纳米管、石墨烯、块体金刚石及其非凡的性能。本文还强调了相关的最先进器件和复合混合全碳结构,以揭示它们在电子领域的潜力。商业化生产的进步提高了成本效率、材料质量和器件设计,加速了碳材料的应用前景。
BAE Systems 是一家全球性国防、安全和航空航天公司,为空军、陆军和海军提供全系列产品和服务,以及先进的电子、信息技术解决方案和客户支持服务。该公司开发和生产各种抗辐射太空产品,从标准组件和单板计算机到完整的系统有效载荷。BAE Systems 专注于广泛的抗辐射电子产品领域,包括专用集成电路 (ASIC)、专用标准产品 (ASSP)、微处理器、存储器、现场可编程门阵列 (FPGA) 和单板计算机。BAE Systems 的太空计算机在太空中拥有 1,000 多台计算机,包括 16 位 GVSC1750、32 位 RAD6000 ® CPU 和 RAD750 ® 系列产品,已在轨道上运行了 10,000 多年。位于弗吉尼亚州马纳萨斯的太空产品和处理部门自 20 世纪 80 年代初以来一直为商业、军事和太空界提供产品和系统级解决方案。我们最新的 Power Architecture ® 计算机产品系列基于 32/64 位 e5500 处理器核心的抗辐射版本,包括基于单核和多核的单板计算机,例如 RAD5545 ® SBC。