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在“硬質(zhì)”世界里 柔性屏電子技術(shù)大有可為

發(fā)布時(shí)間:2019-12-30 15:31:51 作者:柔性屏芯片 來源:http://m.sunnyacreseleuthera.com 瀏覽量:5849
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導(dǎo)讀:折疊屏手機(jī)已上市,柔性芯片也來了,馬斯克剛剛發(fā)布的腦機(jī)接口系統(tǒng),讓可植入大腦的超細(xì)柔性電極火了一把。盡管如此,在以“硬質(zhì)”為主導(dǎo)的電子世界里,柔性電子技術(shù)才剛剛起步。日前,第二屆柔性電子國際學(xué)術(shù)大會(huì)(ICFE2019)在杭州舉行。會(huì)議期間,中國科技新聞學(xué)會(huì)和光明網(wǎng)還聯(lián)合舉辦了以柔性電子技術(shù)為主題的第二期“科學(xué)麻辣燙”科學(xué)沙龍活動(dòng)。記者采訪了解到,方興未艾的柔性電子技術(shù),要實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)有電子系統(tǒng)“剛?cè)岵?jì)”,還需要突破不少挑戰(zhàn)。

折疊屏手機(jī)已上市,柔性芯片也來了,馬斯克剛剛發(fā)布的腦機(jī)接口系統(tǒng),讓可植入大腦的超細(xì)柔性電極火了一把。盡管如此,在以“硬質(zhì)”為主導(dǎo)的電子世界里,柔性電子技術(shù)才剛剛起步。日前,第二屆柔性電子國際學(xué)術(shù)大會(huì)(ICFE2019)在杭州舉行。會(huì)議期間,中國科技新聞學(xué)會(huì)和光明網(wǎng)還聯(lián)合舉辦了以柔性電子技術(shù)為主題的第二期“科學(xué)麻辣燙”科學(xué)沙龍活動(dòng)。記者采訪了解到,方興未艾的柔性電子技術(shù),要實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)有電子系統(tǒng)“剛?cè)岵?jì)”,還需要突破不少挑戰(zhàn)。

柔性屏 展示

力學(xué)與封裝是兩大難題

柔性屏幕、柔性芯片、柔性電極只是柔性電子技術(shù)的冰山一角。實(shí)際上,信息技術(shù)所涉及的傳感、信息傳輸、信息處理、能源存儲(chǔ)等多種環(huán)節(jié)都有望實(shí)現(xiàn)柔性化。據(jù)介紹,柔性電子概念最早可追溯至對有機(jī)電子學(xué)的研究,大約起步于上世紀(jì)60年代,當(dāng)時(shí)科研人員試圖用有機(jī)半導(dǎo)體替代硅等無機(jī)半導(dǎo)體,從而使有機(jī)電子器件具備柔性特點(diǎn)?!艾F(xiàn)在柔性電子技術(shù)仍處于起步階段,研發(fā)人員很多時(shí)候在嘗試,試圖突破傳統(tǒng)思路,創(chuàng)造新的領(lǐng)域和產(chǎn)業(yè)?!鼻迦A大學(xué)柔性電子技術(shù)研究中心主任馮雪說。

柔性屏LED軟模組

不難想象,作為一個(gè)新興領(lǐng)域,目前柔性電子技術(shù)的研發(fā)過程仍充滿重重挑戰(zhàn)。

清華大學(xué)材料學(xué)院副院長沈洋認(rèn)為,整體而言,目前柔性電子技術(shù)主要面臨兩個(gè)挑戰(zhàn)。“第一個(gè)挑戰(zhàn)是力學(xué)問題,柔性電子元器件在反復(fù)折疊、彎曲時(shí)會(huì)不斷承受交變應(yīng)力,時(shí)間久了容易開裂、出問題,目前主要通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)克服這個(gè)問題?!鄙蜓笳f,第二個(gè)挑戰(zhàn)是電子封裝問題,就是把在柔性基板上集成的部件嚴(yán)絲合縫地封裝在一起,并實(shí)現(xiàn)預(yù)期功能。南洋理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教授陳曉東以柔性傳感器舉例說,一方面,現(xiàn)階段還缺乏可靠的制備工藝實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。另一方面,科學(xué)家仍在探索如何讓柔性傳感器與人體形成可靠的黏附界面層,并具備生物兼容性。此外,動(dòng)態(tài)耐受性也是柔性傳感器面臨的重要考驗(yàn),因?yàn)樗3P枰谟脩羯眢w處于動(dòng)態(tài)的情況下采集數(shù)據(jù)。

二維材料或是未來選擇之一

在柔性電子器件的材料選擇上,科研人員也在不斷摸索。

沈洋介紹,美國西北大學(xué)教授約翰·羅杰斯是柔性電子領(lǐng)域的先驅(qū)之一,羅杰斯的研究證實(shí),像硅這樣原本又硬又脆的材料,在變得非常薄或尺度非常小之后,會(huì)具有一定柔性。這當(dāng)然是個(gè)好消息。因?yàn)楣柙谀壳鞍雽?dǎo)體材料中占主導(dǎo)地位,把硅基片柔性化,可以說是實(shí)現(xiàn)柔性電子系統(tǒng)的“捷徑”?!耙淮牧弦淮骷?,材料是我們做電子器件最重要的基礎(chǔ)之一。目前我們正在探索將硅基電子元器件柔性化的同時(shí),又保證其高頻、高速的導(dǎo)電特性?!瘪T雪說。

柔性屏 LED模組

不過,受摩爾定律制約,硅基半導(dǎo)體的性能幾乎發(fā)揮到淋漓盡致,逐漸接近天花板。對于柔性電子領(lǐng)域而言,探索新的適用于不同應(yīng)用場景的柔性材料,也變得迫切起來。陳曉東介紹,目前國際上對柔性電子材料的選擇主要有兩種思路。一種思路是從傳統(tǒng)的無機(jī)材料轉(zhuǎn)向有機(jī)材料,比如將高分子材料、有機(jī)半導(dǎo)體用于柔性電子材料。另一種思路是將有機(jī)材料和無機(jī)材料相結(jié)合,使用所謂的混合材料來研發(fā)柔性電子技術(shù)。自石墨烯被制備出來后,由單層原子構(gòu)成的錫烯、二硫化鉬和黑磷等二維材料受到半導(dǎo)體行業(yè)關(guān)注。沈洋在接受科技日報(bào)記者采訪時(shí)表示,二維材料的相關(guān)研究也將有益于柔性電子技術(shù)發(fā)展。很多二維材料已經(jīng)表現(xiàn)出比傳統(tǒng)硅材料更加優(yōu)越的性能,比如更高的電荷遷移率,更小的功耗等等。”沈洋認(rèn)為,研究基于二維材料的柔性電子元器件,可能是未來的發(fā)展方向之一。(來自網(wǎng)絡(luò))


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