关于我们 | 联系我们
成都电缆_成都防火电缆_成都高低压电缆厂家-成都春信电缆有限公司
新闻中心

柔性电子:未来自主创新引领的重要战略产业

[电线电缆网]新闻

随着现代科学技术的发展,特别是在信息、新材料和新能源领域,一批具有巨大影响力的颠覆性技术正在出现,它们能够改变科学、技术、经济和社会的方式,从而使一个国家在新一轮产权改革中获得竞争优势。我国科学家应重视开展信息、生命、材料和材料科学领域的前沿研究,努力在更具战略性的科学领域取得突破,在关键技术领域取得突破。本期邀请中国科学院院士、亚太工程组织协会主席黄伟介绍翻转工艺“柔性电子”。

柔性电子是一种颠覆性的科学技术,建立在高度的跨学科整合的基础上。它可以突破传统硅基电子产品的固有限制,并为后摩尔时代的设备设计集成、能源革命、医疗技术创新和其他升级提供创新的领导。这是中国未来自主创新引领产业增长的主要战略机遇。

敦促刚性要柔软,并创造一个独特的面孔:灵活性来自材料。

柔性电子器件的卓越功能首先源于对有机或无机电子元件材料功能的极端追求。聚焦元件的“柔性”设计是制备柔性电子元件的关键。目前,第一个过程通过两种策略实现:

首先,内在柔性功能有机分子和聚合物材料被用作柔性电子器件的构建单元。例如,构建在塑料(聚合物)衬底上的有机发光二极管(有机发光二极管)已经广泛用于柔性、可滚动、薄且轻的显示屏,例如弯曲电视、可折叠手机等。有机半导体材料和高分子聚合物材料可用作印刷电子技术的电子浆料,实现柔性电子器件的大批量、低成本、高效率加工和集成。在未来,柔性电子设备的加工和培养将像打印文档一样方便。

其次,工艺材料的微观结构设计实现了刚性无机材料的柔性。例如,当材料的尺寸减小到微纳标准时,由于材料的微纳效应,其自身的硬质材料将表现出柔性特征。例如,一张纸比一本书更容易弯曲,弹簧比钢丝更柔韧。基于这一策略,近年来,科学家们设计并制造了“S”金属微电路,并将其嵌入超薄硅胶材料中,以形成柔性可拉伸集成电路。

由于当材料的厚度降低到纳米级时,材料的电学和力学功能会发生变化,理论和实验研究表明,具有原子厚度的二维材料在柔性电子领域具有广阔的应用前景。例如,石墨烯已经被证明是柔性透明触摸屏的透明导电膜。

原子厚度的硫族金属化合物具有优异的柔性和可调的电传输功能,这使得这种材料可以用作柔性电子元件的连接元件单元,使得高功能柔性电子元件的无机化和微型化成为可能。

硬度和柔软度的结合让一个人脱颖而出:材料决定设备。

柔性电子器件是柔性电子的最重要的表现形式之一。以柔性材料为基础,结合微纳加工和集成技术,设计和制造能够实现逻辑放大、滤波、数据存储、信号反演、数字运算、传感等功能的新一代柔性电子元件,是信息技术发展的迫切需求。柔性功能材料具有光、电、磁、热和力等奇特的物理和化学功能,使得柔性电子器件广泛应用于柔性显示、数据加密、可穿戴传感等智能电子系统。

西北工业大学柔性电子研究所、南京工业大学先进材料研究所和南京邮电大学在有机电子研究领域有着悠久的工作渊源。他们提出了有机半导体p-n能带调节理论,实现了动态自调节智能有机光电材料的设计、制备和器件应用。开发了高性能蓝光有机半导体器件,其中未掺杂蓝光有机半导体器件的效率已达到国际先进水平。我们设计并加工了几套有机半导体器件的制备和评估系统,并为180毫米的衬底建造了一条试验性的有机发光二极管生产线。研制了我国第一套有机半导体喷墨打印系统,首次实现了水溶性有机半导体薄膜的喷墨打印,使大批量制备有机半导体薄膜成为可能。提出了一种新的传感器柔性策略,发展了柔性衬底上的微纳加工技术,开发了一系列新型高迁移率柔性健康传感器。已经设计了多种实现水溶性有机半导体传感材料的有效策略,已经开发了能够对各种策略分析物进行超高迁移率检测的水溶性有机半导体材料,已经构建了对各种主要分析物具有检测和成像功能的磷光生物探针和高特异性“量子点-生物分子”复合探针,为疾病机理研究和疾病诊断提供了新的分析方法和成像技术。开发了世界上第一种不含金属和重金属的纯有机半导体长余辉材料,开发了有机光电材料在数据加密和信息防伪中的新应用。发现了体异质结聚合物半导体存储技术,并通过操纵其动态特性和空间位阻功能化成功实现了双稳态控制。一种新的记忆研究被开发出来。

上述研究成果为智能柔性电子器件的设计和制造提供了主要的理论指导。尽管我们在柔性电子方面取得了一系列的成果,但我们仍然面临许多问题和挑战。通过新型柔性功能材料的设计与合成、物理性能的研究、高功能柔性电子器件的加工与集成,我们进一步熟悉了柔性电子的物理机制,这对柔性电子的理论完善和柔性电子产业的快速增长具有重要的支撑作用,也有利于推动我国电子信息产业的转型升级。

柔胜柯岗,乘风破浪:跨设备应用

目前,电子信息产业仍然被僵化的设备和系统所主导。经过近百年的技术积累,刚性器件具有加工设备成熟、运行速度快、精度高、无杂散高等优点。然而,传统硅基电子器件的局限性越来越受到摩尔定律的影响。柔性电子的诞生为经典电子的发展提供了新的偏向,引发了新型电子设备的出现,也将彻底改变人们的日常生活。例如,可折叠、可滚动和柔性显示器将改变现有图片和电影的现有形式,并使消费电子产品如移动电话和电视的形式更加新颖和简单。

柔性电子外壳可以与各种柔性传感器集成。通过优化柔性装置和生物中枢神经系统之间的接口,可以支持假肢实现传感功能,机器人可以被赋予与人类皮肤甚至超越人类皮肤的智能仿生触觉功能。柔性健康传感器可以附着在人体上,连续检测体温、心率、心电图、脑电波、血压、汗液和血液成分等健康参数,并智能分析和存档相关数据,实现对人体健康状况的评估和疾病的远程诊断。灵活的健康监测系统可以随时随地持续监测人体健康状况。

柔性电子器件具有重量轻、成本低的特点

近年来,人工智能技术的发展促进了语音识别、机械控制和经济政策规划的精确性、智能性和效率。柔性电子是人工智能的基础支撑,将引领和拓展人工智能技术在更多领域的应用。柔性人工神经形态学芯片可以实时模拟人脑进行进一步研究和高速运算,从而满足人工智能技术对云竞赛等超强处理算法的硬件要求。柔性电子的智能使其在未来的信息技术中不可替代。

与洛克港共治并赢得数千英里:将定义应用于未来

老子《道德经》说:“世界并不比水弱,但顽强进攻的人是赢不了的。对他们来说没有什么是容易的。”面对西方国家对中国工艺的封锁和遏制,颠覆技术创新是主要出路。我们应该立足于碳基材料与光电过程的联系,以光电子特性为主导的柔性电子的巨大特性应该突破长期以来以欧美为主导的硅基材料与电子过程的联系所形成的微电子产业主导性增长的格局,以超高附加值引领柔性电子特性的战略性、主导性和支撑性增长,从而开创柔性电子定义的新时代。

以柔性电子为重点,推动“FAMISHED”科技的发展,即柔性电子、人工智能、材料科学、泛物联网、空间科学、健康科学、能源科学和数据科学,这八大科技重点和战略性新兴产业,是中国在革命科技前沿领域赶超的主要战略机遇。

在国防科技创新和航空航天领域,武器装备的智能化和集成化已经成为当前的发展趋势。柔性电子可以集成智能材料、传感器、信息传输和处理等前沿技术,提升相关设备和系统的智能化水平,刺激航空航天发展,支持国防现代化。对柔性电子范畴的深入研究是推动中国综合创新和增长的新动力。

柔性电子是实施“人才强国”战略的主要途径之一。柔性电子学高度跨学科的性质将打破传统学科之间的壁垒,引进和培养创新型人才,促进新兴边缘跨学科学科的培养和成长。以柔性电子为契机,实施创新体系,培育、凝聚海内外中国儿童的智慧和力量,激发各类创新群体的人才引领示范和影响力,挖掘人才的创新活力和潜力,为构建人类命运协调体做出新贡献。

作者认为,在新一轮的科技革命和家居用品的变革中,柔性电子是我国自主创新引领未来的主要战略机遇。我们要抓住发展柔性电子的机遇,坚持前瞻性的基础研究,简明扼要地提出重大科学问题,追求重大理论突破,掌握关键技术,产生领先的原创效应,提高我国相关学科的原创和自主创新能力。

Copyright © 2002-2017 成都春信电缆有限公司 版权所有 备案号:ICP备********号