弯曲、扭转与连接：柔性连接器的崛起

在当今电子设备中使用的连接器的设计和制造正在经历创新的浪潮，这是由于对越来越小、更高效和更聪明的设备的持续需求所激发的。一个值得我们关注的当前趋势是柔性连接器和可伸缩连接器的开发和使用。这些连接器具有弯曲、扭曲和伸展的能力，同时继续正常工作，使得在医疗保健、可穿戴设备和柔性电子产品中的新应用成为可能。通过在自己的设计中利用这些独特的连接器，工程师们在这里拥有了开发突破性下一代产品的重要构件。

柔性和可伸缩连接器背后的3项关键技术

柔性和可伸缩连接器被设计为即使在发生变形时也能保持电气连接性。它们通过使用先进材料和创新的制造技术来实现这一点。与传统的刚性连接器不同，后者在弯曲或伸展时可能会断裂或失去功能，我们讨论的连接器使用柔性基材和导电材料来确保连接器在动态变化的环境条件下保持耐用和功能性。

导电墨水：对于那些正在开发和制造可弯曲和可伸缩连接器的人来说，导电墨水非常重要。这些有趣的墨水含有金属纳米粒子——如银或铜——这些纳米粒子提供了优异的导电性能，而且这些不寻常的墨水可以被打印在不同的基材上。该领域的进步正促进了从可持续材料创建导电墨水的发展。例如，最近在nature.com上发布的这项研究展示了基于碳纳米管和银的生物可降解聚乳酸乳液墨水用于印刷压力传感器的前景。这种未来派的墨水在海洋环境中可生物降解，这最小化了随时间积累的有毒物质在生态系统中的累积。

独特的柔性基材和打印技术：柔性基材是创建可弯曲或可伸缩连接器的关键成分。基材如聚酰亚胺、硅橡胶和热塑性聚氨酯（TPU）提供了从业者所寻求的灵活性和耐用性。当先进的喷墨和3D打印机器以极高的精度将导电墨水沉积到这些柔性基材之一上时，整个过程的炼金术就实现了。

例如，公司Nano Dimension，作为增材制造的领导者，已经开发了打印多层柔性电路的创新方法。他们的DragonFly IV 是一种增材制造电子（AME）系统，能够精确沉积导电和绝缘材料的独特过程，使其能够创建复杂、灵活的连接器和其他组件。

微流控通道：微流控通道是充满液体的微小路径，能够传导电流，提供一种创建灵活或可伸缩连接器的不同方法。这些通道可以集成到灵活的基材中，形成高度适应性的电路。在需要复杂性和极端灵活性的使用案例中——例如，可穿戴健康监测器——这项技术极其有价值。

灵活和可伸缩连接器的应用

可穿戴设备：灵活和可伸缩的连接器正在改变可穿戴设备的设计方式以及它们能提供的功能。通过使传感器即使在用户进行体力活动时也能保持完全功能并提供准确可靠的数据，新的产品形态和功能成为可能。利用这些连接器，设计师可以创建提供更多功能并结合舒适贴合感的可穿戴产品。

根据Grand View Research的数据，全球可穿戴技术市场在2022年达到了613亿美元，并预计从2023年到2030年，复合年增长率（CAGR）将达到14.6%。随着潜在的突破性进展的出现，这个预测可能还偏保守。

医疗保健和医疗设备：在医疗领域，柔性连接器是持续开发更少侵入性、对患者更舒适的高级医疗设备的关键推动器。例如，可伸展的心电图监测器可以贴在皮肤上，连续监测心脏活动，而不会给患者带来传统刚性电极使用时的不适。关于这个话题的深入探讨，请参见《Frontiers in Nanotechnology》期刊中的柔性电子与医疗应用。

柔性电子与显示器：柔性连接器允许将电子组件集成到柔性屏幕中，从而为包括智能手机、平板电脑、笔记本电脑、电视和可穿戴显示器在内的一系列设备启用了引人入胜的新形态因素。行业巨头三星和LG正处于这项性感技术的前沿，开发出可以折叠或卷曲而不损坏内部电路的柔性OLED屏幕。

柔性机器人： 柔性机器人是一个新兴领域，主要研究用高度柔顺的材料制造机器人组件，这些材料往往试图复制人类或动物的灵活性和物理特性及能力。对于那些正在开发新型柔性机器人系统的人来说，灵活且可伸缩的连接器是至关重要的。它们允许将电子组件、传感器和执行器集成到柔性机器人的可变形结构中，而不会影响机器人的灵活性或功能。

面临的挑战

耐用性和可靠性：在开发灵活且可伸缩的连接器方面，最大的挑战之一是确保它们在反复使用甚至“滥用”情况下仍然耐用和可靠。为了应对这一挑战，制造商正在继续探索新的可能材料和许多先进的保护涂层，这将使下一代灵活且可伸缩的连接器能够在反复的机械应力下可靠工作。此外，先进的制造方法的开发——如选择性激光烧结和退火——正在进行中，旨在提高印刷电路的粘附性和导电性，其总体目标是提高耐用性。

制造与可扩展性：扩大柔性和可伸缩连接器的生产以满足潜在需求一直是一个重大挑战，这一挑战至今仍然存在。所需的精确制造过程固执地继续既昂贵又耗时。尽管如此，一些在打印技术和材料科学方面的潜在有意义的进步正在对改善开发和制造过程产生影响。例如，为生产柔性太阳能板而开发的卷对卷打印技术正在被改造，以使柔性电子组件的生产更加高效。

柔性和可伸缩连接器的前景看好。持续的进步预计将推动进一步的突破。从智能纺织品到生物兼容设备以及先进机器人技术等领域的新兴应用，很可能会受益匪浅。

数字世界的隐藏英雄：有时最基本的组件拥有巨大的力量。作为一名专业设计师或工程师，您可以通过利用这里讨论的连接器技术中的创新作为工具，来桥接差距，缩短距离，并在您的设计中实现无缝通信。