자동화된 패브릭 회로 및 안테나 제작

존슨 우주 센터, 휴스턴, 텍사스

NASA Johnson Space Center의 혁신가들은 기존 자수와 자동 밀링을 결합하여 직물 기반 회로와 안테나를 만드는 비용 효율적인 방법을 개발했습니다. 이 기술을 사용하면 더 높은 표면 전도성, 향상된 임피던스 제어, 확장된 설계 및 응용 가능성, 최적화된 성능을 위한 다양한 재료 선택이 가능합니다.

현대의 e-텍스타일 생산은 전도성 실로 회로 패턴을 직물에 직접 꿰매는 e-브로이더리라는 자수 기술을 활용합니다. 이 자동화된 제조 공정은 e-브로이더리와 밀링 단계를 결합하여 e-섬유의 적용을 고전류 및 고속 용도로 확장합니다.

제조는 원하는 전도성 패턴의 두 가지 레이아웃으로 시작됩니다. 전도성 물질과 비전도성 물질의 층을 조립한 후, 두 번째 레이아웃과 비전도성 실을 사용하여 e-브로이더리를 수행하여 층을 함께 고정하고 전도성 물질의 패턴을 지정합니다. 고정된 어셈블리는 자동 밀링 또는 레이저 절단기로 옮겨져 원하는 전도성 패턴을 절단하고 전도성 재료의 불필요한 부분을 분리합니다.

생성된 e-섬유는 서로 긴밀하게 짜여져 있어 더 높은 표면 전도성과 임피던스 제어 기능을 제공합니다. 이 방법으로 개발된 패브릭 기반 나선형 안테나의 성능을 기존 안테나와 비교하여 평가한 초기 비교 테스트에서는 전압 정재파비(VSWR), 방사 패턴 및 축비 성능을 포함한 여러 지표에서 성능 손실이 없는 것으로 나타났습니다.

직물 회로 및 안테나 제조를 자동화하려는 이전의 노력은 제조 하드웨어 및 관련 비용의 복잡성이나 결과 e-섬유의 설계 및 적용 제한으로 인해 실패했습니다. 이 제조 방법은 비용 및 노동력 절감의 이점을 제공하고 기하학적 복잡성이 더 높고 성능이 향상되는 디자인 패턴 개발 기회를 제공합니다.

잠재적인 응용 분야에는 패브릭 스킨 항공기 및 무인 자율 차량(UAV)용 경량 패브릭 안테나가 포함됩니다. 우주복용 고급 센서/안테나; 스텔스와 유연한 전자 장치를 내장할 수 있는 디지털 전장 의류; 무선 또는 셀룰러 네트워킹, RFID, 센서, GPS도 포함됩니다.

NASA는 이 기술을 상용화하기 위해 라이센스 사용자를 적극적으로 찾고 있습니다. NASA의 라이센스 컨시어지에 문의하십시오. 이 이메일 주소는 스팸봇으로부터 보호됩니다. 보려면 JavaScript를 활성화해야 합니다. 또는 202-358-7432로 전화하여 라이선스 논의를 시작하세요. 자세한 내용을 보려면 여기를 방문하세요.

이 기사는 Tech Briefs Magazine 2022년 10월호에 처음 게재되었습니다.

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