财讯:柔性屏幕、柔性芯片……柔性电子技术未来大有可为

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已经发售了折叠式手机，柔性芯片也来了，口罩刚发布的脑机接口系统把可以嵌入大脑的超细柔性电极点燃了。 尽管如此，在以“硬质”为中心的电子世界中，柔性电子技术才刚刚开始。
日前，第二届柔性电子国际学术大会( icfe )在杭州举行。 会议期间，中国科学技术信息学会和光明网共同举办了以柔性电子技术为主题的二期“科学麻辣烫”科学沙龙活动。

根据科学技术日报记者的采访，兴高采烈的灵活电子技术为了实现与现有电子系统的“刚柔和济”，需要突破很多挑战。

力学和包装是两大课题

柔性屏幕、柔性芯片和柔性电极只是柔性电子技术冰山的一角。 实际上，在与新闻技术相关的传感、新闻发布、新闻解决、能源存储等多个环节，有望实现灵活化。

柔性电子的概念最初可追溯到有机电子的研究，始于20世纪60年代左右。 当时科学研究者试图用有机半导体代替硅等无机半导体，使有机电子器件具有柔性的优势。

“柔性电子技术现在还处于起步阶段，研究开发人员经常要突破以前传达的构想，创造新的行业和产业。 ”清华大学柔性电子技术研究中心主任冯雪说。

即使建立了新兴行业，不难想象现在柔性电子技术的研究开发过程依然充满了许多挑战。

清华大学材料学院副院长沈洋认为，总体来说，目前柔性电子技术首先面临两个挑战。 “第一个挑战是力学问题，柔性电子部件在反复折叠、弯曲时持续受到交变应力，随着时间的推移容易破裂，容易出现问题，现在第一是通过结构设计克服这个问题。 ”沈洋说，第二个挑战是电子封装的问题，是严格地用丝缝封装集成在柔性基板上的部件，实现预期的功能。

南洋理工大学材料科学工程学院教授陈晓东以柔性传感器为例，另一方面，现阶段缺乏可靠的制造技术实现了大规模生产。 另一方面，科学家正在寻找形成柔性传感器与人体可靠的粘接界面层的方法，具备生物相容性。 另外，动态耐受性也是柔性传感器面临的重要考验，因为客户的身体经常需要在动态状态下收集数据。

二维材料或未来的选择之一

在柔性电子器件的材料选择方面，科学研究者也在继续摸索。

沈洋说，美国西北大学的教授约翰·罗杰斯是柔性电子行业的先驱之一，罗杰斯的研究证实，像硅这样的原本又硬又脆的材料在变得非常薄、尺度变得非常小后，具有一定的柔软性

这当然是好消息。 由于硅在现在的半导体材料中占有主导地位，因此使硅基板柔软化可以说是实现柔性电子系统的“捷径”。

“代材料代器件，材料是我们制造电子器件最重要的基础之一。 现在，我们正在摸索使硅基电子部件柔软化，同时保证高频、高速的导电特性。 ”。 冯雪说。

但是，由于摩尔定律的制约，硅基半导体的性能几乎淋漓尽致，接近天花板。 对于柔性电子行业来说，寻找适合不同应用场景的新的柔性材料也是迫在眉睫的。

陈晓东介绍说，目前国际上选择柔性电子材料首先有两种思路。 一种想法是从以往流传的无机材料向有机材料的转移，例如将高分子材料或有机半导体用于柔性电子材料。 另一种想法是有机材料和无机材料组合，使用所谓的混合材料开发柔性电子技术。

石墨烯制造后，由单层原子构成的锡烯、二硫化钼、黄磷等二维材料在半导体领域备受瞩目。 沈洋在接受科技日报记者采访时表示，二维材料的相关研究也有助于柔性电子技术的迅速发展。

“很多二维材料已经表现出比以前传下来硅材料更加优越的性能，比如更高的电荷迁移率，更小的功耗等等。”沈洋认为，研究基于二维材料的柔性电子元器件，可能是未来的快速发展方向之一。