让电子产品会“瑜伽”

2023-02-27 10:17:26 来源：科技日报

让书包晒晒太阳，它就能给手机充电。在日前召开的香山科学会议第739次学术讨论会上，中国科学院院士、中国科学院化学研究所研究员李永舫展示了一种太阳能书包，书包上最容易晒到太阳的部分是一片像布料一样柔软的太阳能电池，“轻、薄、柔是有机光伏最突出的优点。”李永舫说。

“我们研制的柔性晶体薄膜可以用于传感探测，比如‘贴’着心脏一起跳动，解决现在心电监测设备无法实时监测、难以有效预防心梗的问题。”天津大学理学院教授胡文平说，可穿戴、可拉伸的心电监测设备，在游泳时也可以戴在身上。

中国科学院院士、中国科学院化学研究所研究员刘云圻解释，柔性电子学是未来电子学的发展方向之一，柔性实现的技术路线有很多，比如刚性物质足够薄就能展示柔性。其中可拉伸特性最好的是本征柔性，即材料本身就具有柔性。

(资料图片)

柔性电子可应用于显示等多个领域

折叠屏手机近年来渐渐普及，折叠、打开，屏幕在折痕处瞬间融合。

专家介绍，柔性电子材料与器件是近年来涌现的一项新的变革性技术，是将电子材料与器件沉积在柔性基板上，从而赋予传统电子材料与器件所没有的可印刷、可折叠、可拉伸等新颖特性。

除了目前最先发展起来的柔性显示领域，柔性电子还可以利用到多个行业。

“不仅柔软，还可印刷。”中国科学院化学研究所研究员郭云龙说，欧美日韩等国家对柔性电子的前景已经达成共识，纷纷开展针对柔性电子的重大研究计划，设立研究中心或技术联盟，支持基础研究和产业发展，拓展柔性电子在通讯、能源、信息显示与照明、智能电子标签、传感器等领域的应用。

柔软是用户对于柔性电子产品的最大感受，但对于生产者来说，其可印刷的特性将可能带来颠覆性变革。一旦能够实现以全印刷的方式制备柔性有机电路，不仅工序会大幅度减少、成本会大幅度降低，还能彻底解决高能耗、高污染问题。

胡文平介绍，在国家重点研发项目的支持下，目前全部“有机化”的显示屏已经研制出来。“我们用有机晶体管驱动了有机显示屏的成像，尽管还不那么漂亮，但已经把所有的环节都以印刷的方式打通了。”胡文平说，接下来要进一步完善，向产业化落地方向发展。

产业化“长征”中不断涌现新业态

“近年来，我国在本征柔性电子学前沿研究方面取得了一系列优秀成果。”刘云圻介绍，我国在高分子半导体材料迁移率方面与世界先进水平相当，超过了无定型硅，基本满足了应用需求，但在加工技术、电路系统等产业化工作方面仍有很多亟待突破的挑战。

得益于产学研一体化的紧密合作，柔性电子产业化的“长征”路上正在不断涌现新业态。会上，来自不同课题组的专家展示了新奇的研发成果。北京大学化学与分子工程学院教授裴坚带来一卷透光好、韧性好的薄膜。“它既可以做衬底，也可以做手机盖板，将它附在折叠屏上可大大提高屏幕使用寿命。”裴坚解释，“具有纳米石墨烯微结构的多环芳烃有着独特的物理化学性质及光电性能，是非常好的柔性电子材料，我们通过对它进行不断地修饰、改良，满足产业化的需求。”

中国科学院力学研究所研究员苏业旺带来的柔性电子应用让人有“脑洞大开”的感觉。“我们设计并制备了一种可拉伸电子面膜，将各种传感器和执行器集成在一片可充电的面膜上。”苏业旺介绍，通过电子器件形成的力、热、电和超声等条件，将帮助面膜有效成分更高效地被皮肤吸收。

“有机半导体是与生命体结构最相似的、最适合模拟生命体感受的功能材料体系。”中国科学院化学研究所有机固体实验室研究员狄重安表示，近5年来，一种新的研究方向快速兴起，衍生出了一系列仿生突触功能，可根据外界环境变化动态调节自身电信号输出，让感知器件有了“触觉”。

当刚硬、易碎的电子器件学会“瑜伽”，之前很多想不到的产品也能做出来了。刘云圻表示，具备结构可调、材料质轻、可大面积加工、超柔等特性的新一代功能材料体系的建立，将带动信息、能源、生命健康领域的众多新业态形成，成为新的经济增长引擎。（记者张佳星）

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