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可以隨意折騰的顯示器,神奇的人造皮膚,看看柔性電子產業發展的機遇在哪裡?

作者 吳苡婷 首發於上海科技報

本文首發於上海科技報

近期, 可穿戴、可列印電子產品在全球範圍內升溫, 它們都和一門名為“柔性電子”的學科密切相關。 究竟什麼是柔性電子?它將如何推動經濟發展, 改變人們日常生活?記者日前專訪了相關專家。

突破“矽”的局限性

復旦大學教授劉冉說, 傳統意義上的以“矽”為原材料的積體電路晶片是剛性的, 不能被彎曲, 這限制了一些方面的應用。 柔性電子技術的一條技術路徑是, 將傳統材料進行改性處理, 讓它“變柔”, 比如科學家正在進行的超薄矽和納米矽的應用研發。

另一條路徑是, 尋找自身“柔軟”的新材料, 發展新工藝, 促其低成本大面積生產。

目前, 科學家在柔性電子科研的各個領域都進行全力攻關。 劉冉介紹, 從材料角度看有基底材料、導電材料、半導體材料和介質材料, 從器件角度看有薄膜場效應電晶體、薄膜記憶體、柔性可印刷感測器件等。

每個方面都有很多難題需要破解, 比如基底材料的選擇上, 需要具備耐酸堿、耐高溫、防水等性能。 從產業化的路徑上看, 必須要“走通”材料—工藝—器件—系統的路徑。 在商用領域, 有機發光二極體OLED、柔性光伏電池和OTFT驅動的柔性LCD顯示器件等日臻成熟。

復旦大學教授詹義強告訴記者, 與矽積體電路在晶片中“架橋鋪路”“造地鐵建高架”模式不同的是, 柔性電子的集成是“在土地上造房子”, 即在基底材料上將所有柔性電子器件“搭建”成一個系統。

三大應用值得期待

在不平整物件上的智慧標籤很容易脫落, 在隨意折疊的紙幣上很難裝上防偽的薄型感測器, 在人體表面也難以方便裝上24小時監控的器件……這一切難題都將隨著柔性電子技術的發展得到解決。

劉冉表示, 從學術界角度看, 最可能實現的柔性電子技術是顯示、感知和傳感三大領域的應用。

柔性顯示就是可以隨意折騰的顯示器, 例如柔性電子報紙閱讀器, 可以貼在車窗上、牆壁上的柔性顯示器, 還有可用來照明、播放電視、視頻對話的柔性照明牆紙。 到時, “蓬蓽生輝”的美景不只是夢想。

柔性感知主要用於醫療方面, 復旦大學教授梅永豐介紹說, 柔性電子“創可貼”可以24小時監測人的生理指標, 在運動員和老年人兩個特殊群體上的使用前景會很不錯。 國外的科學家走得更超前:使用柔性電子材料研發 “人造皮膚”, 可以感受到被觸摸, 也可以感覺到溫度的變化和有毒有害氣體侵入。

柔性傳感使用最多的領域將會出現在射頻標籤技術方面, 同濟大學教授黃佳介紹說, 大範圍的智慧包裝可以確保各類農產品、水產品的品質和服務, 進而帶來物流業的一次大變革。

儘管應用前景看好,

但復旦大學教授仇志軍認為, 現有柔性電子的計算和存儲能力與矽積體電路相比還有巨大的差距, 兩者性能差距也相當大。 矽積體電路已經發展了幾十年, 柔性電子材料短期內不可能取代矽積體電路。 黃佳認為, 大批量低價的生產和穩定的性能是柔性電子產業發展的關鍵。 目前, 很多柔性電子器件在實驗室已經實現了批量列印。

群雄逐鹿爭奪市場

近期, 可穿戴電子產品在全球熱銷, 這是柔性電子技術在時尚領域的應用。 梅永豐告訴記者, 蘋果推出的可感知戒指和手鐲等, 都得到了消費者的熱捧, 這既是科技概念的一種推廣, 也是消費者自身追求科技前沿的一個消費觀的體現, 時尚與科技的緊密結合, 對於高科技理念的普及有促進作用。

隨著柔性電子技術的發展,各種應用性的實踐會蜂擁而起,群雄逐鹿的局面將不可避免地發生,很多產業的面貌可能或多或少都會發生改變。黃佳透露,目前他正在和相關企業洽談,希望能推動柔性電子半導體器件的產業化。而復旦大學的幾個科研團隊在進行基礎研究的同時,也在探索和思考,希望能“異想天開”,發明一些未來可能得到廣泛應用的柔性電子產品。

“太多潛在的未知,註定將會產生無限的未來可能!而這一切對中國的科學家和企業來說,無疑是難得的機遇。在這個新興產業中,全球目前幾乎處於同一起跑線,科學界希望企業界能夠積極加盟,也希望能得到政府的科研支援,使柔性電子材料成為一個高技術、高利潤的產業。”劉冉教授說。

(本文寫於2014年)

隨著柔性電子技術的發展,各種應用性的實踐會蜂擁而起,群雄逐鹿的局面將不可避免地發生,很多產業的面貌可能或多或少都會發生改變。黃佳透露,目前他正在和相關企業洽談,希望能推動柔性電子半導體器件的產業化。而復旦大學的幾個科研團隊在進行基礎研究的同時,也在探索和思考,希望能“異想天開”,發明一些未來可能得到廣泛應用的柔性電子產品。

“太多潛在的未知,註定將會產生無限的未來可能!而這一切對中國的科學家和企業來說,無疑是難得的機遇。在這個新興產業中,全球目前幾乎處於同一起跑線,科學界希望企業界能夠積極加盟,也希望能得到政府的科研支援,使柔性電子材料成為一個高技術、高利潤的產業。”劉冉教授說。

(本文寫於2014年)

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