參觀者在(zai)第58屆(jie)柏(bo)林國際消(xiao)費(fei)電(dian)子(zi)展上體驗柔性OLED電(dian)視。（新華社發）

在第二屆柔性電子國際學術大會上，研(yan)發人員現場(chang)展(zhan)示可任意卷(juan)曲彎折的(de)超薄柔性芯片(pian)。周 燁攝

       前不久，華為首款折(zhe)(zhe)疊屏(ping)(ping)手(shou)機一經發布便成了(le)人們熱(re)議的(de)(de)焦點。四四方(fang)方(fang)、堅硬(ying)、不可扭(niu)轉的(de)(de)屏(ping)(ping)幕如何(he)做到(dao)折(zhe)(zhe)疊？其實，折(zhe)(zhe)疊屏(ping)(ping)只是(shi)柔(rou)性(xing)屏(ping)(ping)的(de)(de)一種，是(shi)在(zai)柔(rou)性(xing)電子技術的(de)(de)積累上(shang)(shang)發展而來——無論(lun)在(zai)外形還是(shi)功(gong)能(neng)上(shang)(shang)都將(jiang)不斷(duan)刷新(xin)人們的(de)(de)認知，帶(dai)來全(quan)新(xin)體驗。

       生活中，柔(rou)性(xing)(xing)(xing)電(dian)子(zi)可不(bu)只(zhi)折(zhe)疊屏。未來，從手機、平(ping)板電(dian)腦(nao)、電(dian)視(shi)這些日用電(dian)子(zi)產(chan)品(pin)開發(fa)，到醫療、信(xin)息、能(neng)源、國(guo)防等多領域發(fa)展(zhan)，柔(rou)性(xing)(xing)(xing)電(dian)子(zi)都將(jiang)一展(zhan)身手。在日前(qian)舉(ju)行的第二屆柔(rou)性(xing)(xing)(xing)電(dian)子(zi)國(guo)際(ji)學術大會期間，由中國(guo)科協推(tui)出的“科學麻辣燙(tang)”沙龍(long)活動(dong)聚焦(jiao)柔(rou)性(xing)(xing)(xing)電(dian)子(zi)技術發(fa)展(zhan)，邀請多位行業專家學者(zhe)共話(hua)柔(rou)性(xing)(xing)(xing)電(dian)子(zi)將(jiang)如何改變人類未來。

       “以柔(rou)化(hua)剛”助(zhu)力萬物(wu)互聯

       “人機(ji)交互”是一(yi)個(ge)有魔力的(de)詞語，它生動詮釋了從人類適(shi)應(ying)(ying)計算(suan)機(ji)到(dao)計算(suan)機(ji)不斷適(shi)應(ying)(ying)人類的(de)發(fa)展(zhan)過程。目前(qian)，科(ke)學家們正(zheng)試圖以柔性(xing)電子(zi)器件為媒介，建立人與外界之間的(de)信息傳輸系(xi)統。

       而柔(rou)性(xing)電子(zi)概(gai)念的提出(chu)，可追(zhui)溯到對有(you)機(ji)電子(zi)學的研究，大約起步于上世紀80年代(dai)，人們試圖(tu)用有(you)機(ji)半(ban)導(dao)體(ti)替代(dai)硅等無機(ji)半(ban)導(dao)體(ti)，從而使(shi)有(you)機(ji)電子(zi)器(qi)件具備(bei)柔(rou)性(xing)特點。

       2006年(nian)，科(ke)學(xue)界首次提出(chu)了可(ke)延(yan)展(zhan)無機柔性(xing)(xing)(xing)電(dian)(dian)子的概念(nian)，并實現在(zai)脆性(xing)(xing)(xing)硅薄膜不改(gai)變其電(dian)(dian)子學(xue)性(xing)(xing)(xing)能的情況下具有柔性(xing)(xing)(xing)和延(yan)展(zhan)性(xing)(xing)(xing)。隨(sui)后又衍生出(chu)一些(xie)優(you)(you)化的結構設(she)計，使得電(dian)(dian)子器件的機械性(xing)(xing)(xing)能更加優(you)(you)良，可(ke)以承受拉伸、扭(niu)轉、彎曲等(deng)復雜變形(xing)。

       針對目前(qian)市場(chang)上種類繁多的折(zhe)疊(die)屏手(shou)機(ji)產品，清華大學(xue)材(cai)料(liao)學(xue)院副(fu)院長(chang)沈洋認為(wei)，屏幕對折(zhe)主要得(de)益于顯示材(cai)料(liao)的柔性(xing)化(hua)。但折(zhe)疊(die)屏手(shou)機(ji)還不(bu)夠“柔”，因(yin)為(wei)每(mei)部手(shou)機(ji)中都(dou)有幾百個(ge)關鍵電子(zi)元(yuan)(yuan)器件，這些器件依然是硬質(zhi)的。“未來，如果這些電子(zi)元(yuan)(yuan)器件的柔性(xing)化(hua)程度足夠高(gao)，手(shou)機(ji)不(bu)僅能對折(zhe)，還能卷曲甚至完全折(zhe)疊(die)。”

       “以柔(rou)化剛”打造電子器件(jian)應用新(xin)形(xing)態。“柔(rou)性(xing)電子技術可(ke)以改(gai)變傳統信(xin)息器件(jian)、系統的(de)剛性(xing)物理(li)形(xing)態，實現信(xin)息獲取、處理(li)、傳輸、顯(xian)示(shi)以及(ji)能源(yuan)的(de)柔(rou)性(xing)化。”清華大(da)學柔(rou)性(xing)電子技術研究中心主(zhu)任(ren)馮雪表(biao)示(shi)，柔(rou)性(xing)電子將推動信(xin)息與人、物體(ti)、環境的(de)高效共融，有助于構建(jian)“萬(wan)物皆互聯”的(de)新(xin)時代(dai)。

       馮雪告訴(su)記者，柔性(xing)電(dian)(dian)子技術已(yi)在生物醫(yi)療(liao)領域開展了非常重(zhong)要的應用，包括(kuo)無創(chuang)血糖測量、光電(dian)(dian)血氧(yang)傳感器(qi)(qi)(qi)、坐骨神經(jing)電(dian)(dian)信號采集、類皮膚柔性(xing)變(bian)形傳感器(qi)(qi)(qi)、碳納米(mi)纖(xian)維(wei)泡(pao)沫柔性(xing)壓(ya)力傳感器(qi)(qi)(qi)、類皮膚柔性(xing)壓(ya)力傳感器(qi)(qi)(qi)等系列柔性(xing)醫(yi)療(liao)電(dian)(dian)子產(chan)品，等等。

       電(dian)子“創(chuang)可(ke)貼”不是夢

       科幻電影里，時常出現給(gei)人體(ti)植入芯片(pian)，從而達到操(cao)控人體(ti)行為的(de)(de)橋(qiao)段(duan)。而如果將芯片(pian)像創可貼一(yi)樣貼在(zai)皮膚上，不對人體(ti)造成(cheng)傷害，你會(hui)接受嗎(ma)？柔性電子技術的(de)(de)發展(zhan)將這一(yi)大膽想法(fa)照進(jin)現實——沒有傷口，就能應用于醫療感知(zhi)并獲(huo)取大量身體(ti)信號和數據。

       “比如對糖尿病人(ren)來說，血糖監(jian)測(ce)是(shi)治療中的一個重(zhong)要環節，但傳統方法是(shi)扎手指，每天都要扎好幾(ji)次。而我們可以利用(yong)柔性(xing)電子技術，只要貼(tie)在(zai)皮膚(fu)表面就(jiu)能驅(qu)動(dong)血管(guan)之間的葡萄糖流動(dong)并開展監(jian)測(ce)。”馮雪說。

       馮雪(xue)介紹，清華(hua)大學(xue)柔(rou)性(xing)電(dian)子(zi)技術團(tuan)隊已(yi)設計(ji)和(he)大規模制備出價格低廉、且(qie)能夠監(jian)測(ce)人體(ti)體(ti)溫和(he)心電(dian)信(xin)息(xi)的柔(rou)性(xing)電(dian)子(zi)器件。它(ta)形似創可(ke)(ke)貼的膠片里鑲嵌可(ke)(ke)彎曲的監(jian)測(ce)芯(xin)片，貼附在人體(ti)表(biao)面，可(ke)(ke)將生(sheng)理指標無線(xian)上傳至手機應用(yong)或云(yun)端，讓使用(yong)者快(kuai)捷方便了解(jie)身體(ti)信(xin)息(xi)，并可(ke)(ke)以反復使用(yong)，目前已(yi)通過國家藥(yao)監(jian)局(ju)和(he)歐盟(meng)CE認證。

       諸如此(ci)類的(de)(de)柔(rou)性(xing)電子集成器件(jian)，融合了(le)有(you)機(ji)半(ban)導(dao)(dao)體(ti)和(he)無(wu)(wu)機(ji)半(ban)導(dao)(dao)體(ti)技術的(de)(de)發展，使(shi)無(wu)(wu)機(ji)半(ban)導(dao)(dao)體(ti)器件(jian)具有(you)可(ke)(ke)拉伸(shen)、可(ke)(ke)彎曲(qu)等(deng)變形(xing)特(te)點，同時兼備(bei)傳統無(wu)(wu)機(ji)集成器件(jian)和(he)電路(lu)的(de)(de)高性(xing)能、高可(ke)(ke)靠性(xing)。“通過集成探(tan)測溫度、應變、加速度等(deng)傳感元件(jian)在柔(rou)性(xing)電子器件(jian)上(shang)，就好比‘人體(ti)聯網(wang)’，可(ke)(ke)實現對體(ti)征信息的(de)(de)獲取；未(wei)來(lai)，還需要突(tu)破可(ke)(ke)靠的(de)(de)制(zhi)備(bei)工藝、動態耐(nai)受(shou)性(xing)等(deng)技術挑戰。”新加坡南洋理(li)工大學(xue)材(cai)料科(ke)學(xue)與工程學(xue)院(yuan)教授陳曉東(dong)說。

       “這(zhe)種新型電子器(qi)(qi)件(jian)的(de)剛度(du)比人(ren)(ren)體(ti)組織(zhi)要(yao)小很多，因此貼(tie)附(fu)到(dao)(dao)人(ren)(ren)體(ti)組織(zhi)上(shang)后，不會造成人(ren)(ren)體(ti)的(de)不適感。”北京航(hang)空航(hang)天大學(xue)固(gu)體(ti)力學(xue)研究所副教授(shou)李宇航(hang)指出，可延展(zhan)性(xing)(xing)能正是柔性(xing)(xing)電子獨(du)到(dao)(dao)的(de)力學(xue)特性(xing)(xing)，由(you)于(yu)人(ren)(ren)體(ti)器(qi)(qi)官(guan)組織(zhi)的(de)表面形貌異常復雜，如果(guo)器(qi)(qi)件(jian)不具有可延展(zhan)性(xing)(xing)，是無法(fa)貼(tie)附(fu)在柔軟(ruan)組織(zhi)上(shang)的(de)，而這(zhe)一點傳統導線并不具備。

       據聯合國統計，到本世紀中期，中國將有近5億人(ren)口超過60歲。對于(yu)人(ren)體健康的(de)關切，成為未來(lai)社會(hui)需求的(de)重(zhong)要(yao)方向。特別(bie)是針(zhen)對老年人(ren)慢(man)性疾病和嬰幼(you)兒體征(zheng)的(de)實時監(jian)測(ce)，成為這種新型醫(yi)療(liao)器件的(de)重(zhong)要(yao)應(ying)用方向。

       測(ce)(ce)量血壓、血糖的“創可(ke)貼”，檢測(ce)(ce)生理(li)指標的衣服、可(ke)以(yi)監測(ce)(ce)尿液的紙尿褲(ku)、人(ren)工肌肉(rou)……這些智能(neng)化可(ke)穿戴設備的制造都將(jiang)通過(guo)柔性電子技術實(shi)現。人(ren)們還可(ke)以(yi)通過(guo)遠程醫療的方式(shi)開展身體健(jian)康監測(ce)(ce)，降低醫療成本，普(pu)惠大眾(zhong)。

       “采用(yong)柔(rou)性(xing)芯(xin)片(pian)技術(shu)可(ke)以設(she)計出更加輕薄(bo)柔(rou)軟的(de)電子感知系(xi)統，它們能夠與機器(qi)人(ren)(ren)或人(ren)(ren)體更好貼合，對環境的(de)感知也將變得更加靈敏。”柔(rou)性(xing)電子與智能技術(shu)全球研(yan)究中心柔(rou)性(xing)芯(xin)片(pian)技術(shu)研(yan)發(fa)團隊負(fu)責人(ren)(ren)王波表示，柔(rou)性(xing)芯(xin)片(pian)將持續(xu)對人(ren)(ren)工智能和醫療(liao)等領域產生深(shen)遠影響。

       集(ji)聚(ju)多學(xue)科智(zhi)慧協力(li)攻堅

       如今，柔性(xing)電子(zi)技(ji)術已(yi)成為(wei)世界(jie)范圍內電子(zi)技(ji)術領(ling)域(yu)的(de)研究(jiu)熱(re)點。“澳(ao)大(da)利亞的(de)柔性(xing)電子(zi)技(ji)術研究(jiu)主(zhu)要(yao)集中在太(tai)陽(yang)能(neng)電池領(ling)域(yu)，利用柔性(xing)電子(zi)技(ji)術實現印(yin)刷，并打(da)印(yin)成太(tai)陽(yang)能(neng)電池等(deng)產品。”澳(ao)大(da)利亞昆士蘭(lan)大(da)學教授、澳(ao)大(da)利亞科學院(yuan)院(yuan)士保羅(luo)·伯(bo)恩認為(wei)，柔性(xing)電子(zi)技(ji)術的(de)發展需要(yao)不同學科的(de)人相互學習，求(qiu)同存異，以促(cu)進更(geng)多合(he)作、促(cu)成更(geng)多創(chuang)新及研究(jiu)成果。

       就在本屆大(da)會上，柔性(xing)電子與智(zhi)能技術全球研究(jiu)中心研發團隊(dui)還(huan)發布了(le)兩款可任(ren)意卷曲彎折的超薄柔性(xing)芯(xin)片。兩款芯(xin)片厚度均(jun)小于(yu)25微米，不到一(yi)根(gen)頭發絲直徑的四分之一(yi)。

       研(yan)發(fa)人員在現場(chang)演示(shi)了由兩款柔性芯(xin)片(pian)(pian)(pian)組成的柔性微系統功(gong)能。兩款柔性芯(xin)片(pian)(pian)(pian)分別是運放(fang)芯(xin)片(pian)(pian)(pian)和(he)(he)藍牙SoC芯(xin)片(pian)(pian)(pian)，其中(zhong)運放(fang)芯(xin)片(pian)(pian)(pian)能夠(gou)對模擬信(xin)號進行放(fang)大處(chu)(chu)理(li)，而藍牙SoC芯(xin)片(pian)(pian)(pian)則集成了處(chu)(chu)理(li)器和(he)(he)藍牙無線通信(xin)功(gong)能。與(yu)傳統芯(xin)片(pian)(pian)(pian)相比，最新發(fa)布(bu)的柔性芯(xin)片(pian)(pian)(pian)不僅非常薄，而且柔韌度很好。拿在兩根手指之間，輕輕一捏(nie)，柔性芯(xin)片(pian)(pian)(pian)就會彎成弧形但不會損壞。

       ;不過馮雪指(zhi)出，柔性(xing)電子(zi)技術發展目前還(huan)處于起步階(jie)段(duan)，其最大的特點是多學科交(jiao)叉(cha)，將(jiang)不同(tong)行(xing)業、不同(tong)學科的人吸引在一起，通過彼此碰撞以提(ti)供不同(tong)思路及問題解決方案。

       在陳曉東(dong)看(kan)來，未來柔性(xing)傳感器還將占據(ju)(ju)5G時代發展的(de)(de)重要位置，“把設(she)備(bei)做成可(ke)彎曲、可(ke)延展的(de)(de)狀態，戴在身上、手臂上沒有(you)任何感覺，并且可(ke)以呈(cheng)現關于人體信息(xi)的(de)(de)所有(you)數據(ju)(ju)，這是科學家(jia)對(dui)未來柔性(xing)傳感器更高(gao)的(de)(de)境界和追求”。

對此，柔(rou)(rou)性電(dian)(dian)子(zi)技術(shu)(shu)協同創(chuang)新中心(xin)(xin)與(yu)清華大(da)學柔(rou)(rou)性電(dian)(dian)子(zi)技術(shu)(shu)研究(jiu)中心(xin)(xin)共(gong)同發起(qi)成(cheng)立Flex.net學術(shu)(shu)聯盟(meng)。該聯盟(meng)整合了各方優勢(shi)資源和創(chuang)新力量，下一步將通過共(gong)建、共(gong)享(xiang)、共(gong)用，構建柔(rou)(rou)性電(dian)(dian)子(zi)技術(shu)(shu)產(chan)學研生態(tai)系(xi)統，大(da)力推進柔(rou)(rou)性電(dian)(dian)子(zi)技術(shu)(shu)從實驗(yan)室走向產(chan)業化。