前不久,华为首款折叠屏手机一经发布便成了人们热议的焦点。四四方方、坚硬、不可扭转的屏幕如何做到折叠?其实,折叠屏只是柔性屏的一种,是在柔性电子技术的积累上发展而来——无论在外形还是功能上都将不断刷新人们的认知,带来全新体验。
生活中,柔性电子可不只折叠屏。未来,从手机、平板电脑、电视这些日用电子产品开发,到医疗、信息、能源、国防等多领域发展,柔性电子都将一展身手。在日前举行的第二届柔性电子国际学术大会期间,由中国科协推出的“科学麻辣烫”沙龙活动聚焦柔性电子技术发展,邀请多位行业专家学者共话柔性电子将如何改变人类未来。
针对目前市场上种类繁多的折叠屏手机产品,清华大学材料学院副院长沈洋认为,屏幕对折主要得益于显示材料的柔性化。但折叠屏手机还不够“柔”,因为每部手机中都有几百个关键电子元器件,这些器件依然是硬质的。“未来,如果这些电子元器件的柔性化程度足够高,手机不仅能对折,还能卷曲甚至完全折叠。”
“以柔化刚”打造电子器件应用新形态。“柔性电子技术可以改变传统信息器件、系统的刚性物理形态,实现信息获取、处理、传输、显示以及能源的柔性化。”清华大学柔性电子技术研究中心主任冯雪表示,柔性电子将推动信息与人、物体、环境的高效共融,有助于构建“万物皆互联”的新时代。
清华大学柔性电子技术团队已设计和大规模制备出价格低廉、且能够监测人体体温和心电信息的柔性电子器件。它形似创可贴的胶片里镶嵌可弯曲的监测芯片,贴附在人体表面,可将生理指标无线上传至手机应用或云端,让使用者快捷方便了解身体信息,并可以反复使用,目前已通过国家药监局和欧盟CE认证。
诸如此类的柔性电子集成器件,融合了有机半导体和无机半导体技术的发展,使无机半导体器件具有可拉伸、可弯曲等变形特点,同时兼备传统无机集成器件和电路的高性能、高可靠性。“通过集成探测温度、应变、加速度等传感元件在柔性电子器件上,就好比‘人体联网’,可实现对体征信息的获取;未来,还需要突破可靠的制备工艺、动态耐受性等技术挑战。”新加坡南洋理工大学材料科学与工程学院教授陈晓东说。
“采用柔性芯片技术可以设计出更加轻薄柔软的电子感知系统,它们能够与机器人或人体更好贴合,对环境的感知也将变得更加灵敏。”柔性电子与智能技术全球研究中心柔性芯片技术研发团队负责人王波表示,柔性芯片将持续对人工智能和医疗等领域产生深远影响。
如今,柔性电子技术已成为世界范围内电子技术领域的研究热点。“澳大利亚的柔性电子技术研究主要集中在太阳能电池领域,利用柔性电子技术实现印刷,并打印成太阳能电池等产品。”澳大利亚昆士兰大学教授、澳大利亚科学院院士保罗·伯恩认为,柔性电子技术的发展需要不同学科的人相互学习,求同存异,以促进更多合作、促成更多创新及研究成果。
就在本届大会上,柔性电子与智能技术全球研究中心研发团队还发布了两款可任意卷曲弯折的超薄柔性芯片。两款芯片厚度均小于25微米,不到一根头发丝直径的四分之一。
研发人员在现场演示了由两款柔性芯片组成的柔性微系统功能。两款柔性芯片分别是运放芯片和蓝牙SoC芯片,其中运放芯片能够对模拟信号进行放大处理,而蓝牙SoC芯片则集成了处理器和蓝牙无线通信功能。与传统芯片相比,最新发布的柔性芯片不仅非常薄,而且柔韧度很好。拿在两根手指之间,轻轻一捏,柔性芯片就会弯成弧形但不会损坏。
未来柔性传感器还将占据5G时代发展的重要位置,“把设备做成可弯曲、可延展的状态,戴在身上、手臂上没有任何感觉,并且可以呈现关于人体信息的所有数据,这是科学家对未来柔性传感器更高的境界和追求”。