东方时讯网民用航空致力于在通往气候中性未来的道路上取得进展。为了使当前和未来的飞机更加节能并使用更少的喷气燃料，该行业需要有关实际飞行中材料和空气动力学耐久性的可靠数据。FraunhoferIZM的研究人员代表空中客车中央C&T展示传感器如何集成到飞机机身的外壳中，即使在恶劣的空气条件下也能实现稳健可靠的测量。
当今全球化的世界离不开航空，但航空业对世界气候的影响不容忽视。将旅行和运输货物的需要与可持续未来的愿景相协调意味着减少飞机对燃料的需求并提高其能源效率。创新技术是关键：更轻、更耐用的材料和优化的空气动力学只是正在挖掘的“绿色”潜力的两个可能示例。
但实现它们的真正潜力需要可靠的测量，这些测量可以提供有关不同材料如何表现以及应力如何影响它们的洞察力，直至纳米级。柏林弗劳恩霍夫可靠性与微集成研究所IZM的研究人员正着手解决这个问题，他们开发了一种新型传感器皮肤，可以将其拉伸到飞机机翼上，实时捕获和处理数据。
在他们的研究中，他们将注意力集中在用于覆盖大多数飞机机身的材料上：热塑性聚氨酯或TPU。该团队致力于将传感器系统等电子元件集成到TPU条带中，以在不同类型的条件下进行测试。在它们最终应用于现实世界时，这些传感器蒙皮可以测量机翼的温度、气压或振动。
事先要知道的一个重要因素是，当暴露于除冰剂或喷气燃料等不同化学品时，这些条带的弹性如何。一个完整的传感器外壳可以为飞机制造商提供一个重要的详细数据池，这些数据可以告诉他们更多关于材料如何随时间降解的信息。通过在飞行过程中实时跟踪环境参数和流动阻力，他们还可以优化飞机的油耗。
更轻、更耐用的材料和优化的空气动力学是航空“绿色”潜力的例子。图片来源：FraunhoferIZM
尽管Fraunhofer团队可以利用该研究所在可拉伸电子设备组装和互连方面的成熟专业知识，但要为航空应用准备好集成在TPU中的微型传感器并非易事。TPU最初是一种柔软、松软的薄膜，这使得处理变得复杂，并有损坏敏感组件或皮肤本身的风险。尤其是出于重量的原因，整个皮肤必须保持在200µm左右的极薄，但仍然是一个功能性的工作系统。
第一步是对材料进行表征，即必须知道相关参数，例如受热时的弹性或膨胀度。然后，这些数据被用于更多模拟，以识别特定的薄弱点，并预测材料在受到机械或热机械应力时的耐久性。有了所有这些见解，就可以确定用于层压蒙皮和焊接组件的理想工艺参数，如热量或压力。
可拉伸传感器模块上的电子电路是通过光刻和蚀刻创建的，这在电路板的生产中很常用。在组件安装并焊接到位后，StefanWagner博士和JoaoAlvesMarques周围的团队使用了两种特殊工艺来保护系统免受外力的影响：所谓的圆顶，也是由聚氨酯制成，应用并硬化以密封微电子元件。
倒装芯片组装方法也用于将极薄的芯片直接嵌入基板材料中。所选技术和材料的一个明显优势是TPU作为具有集成传感器模块的基板的灵活性，这对于航空应用至关重要。柔韧的基板可以平滑地折叠在机翼上，同时保护电子设备。
在行业合作伙伴空中客车中央C&T成功测试了试验带对不同机械和化学影响的响应后，后续项目的大门似乎打开了。一个计划是使用组装和互连技术将传感器不仅集成到单个条带中，而且集成到表面积高达60cmx60cm的平面模块中。
在这种TPU垫中包含整个数据处理电子设备将是保持整个飞行电子设备自主的有吸引力的选择。这将允许独立于飞机自身资源收集数据，并通过无线电或蓝牙无线共享。