柔性电子技术正在不断改变影响我们的生活

    随着各大手机厂商相继推出折叠屏手机,柔性电子材料也逐渐走进了人们的视野。事实上,柔性电子有着广泛的应用前景,从手机、平板电脑、电视等日常电子产品的开发,到医疗、信息、能源、国防等领域的发展,柔性电子都能发挥重要的作用。未来,从手机、平板电脑、电视这些日用电子产品开发,到医疗、信息、能源、国防等多领域发展,柔性电子都将成为不可缺少的一部分人机交互是一个神奇的词,它生动地解释了从人类计算机相互适应的发展过程。目前,科学家们正试图以柔性电子器件为媒介,建立人与外界之间的信息传输系统。

柔性电子学的概念可以追溯到20世纪80年代开始的有机电子研究。人们试图用有机半导体来代替无机半导体,例如硅,使得有机电子器件具有柔性的特性。

2006,科学界首次提出了延展性无机柔性电子的概念,试验出脆性硅薄膜在不改变其电子特性的情况下具有柔韧性和延展性。在此基础上,提出了一些优化的结构设计,使电子器件的力学性能更好,能够承受拉伸、扭转、弯曲等复杂变形。

“以柔化刚”打造电子器件应用新形态。“柔性电子技术可以改变传统信息器件、系统的刚性物理形态,实现信息获取、处理、传输、显示以及能源的柔性化。”清华大学柔性电子技术研究中心主任冯雪表示,柔性电子将推动信息与人、物体、环境的高效共融,有助于构建“万物皆互联”的新时代。

柔性电子技术已应用于生物医学领域,包括无创血糖测量、光电血氧传感器、坐骨神经痛电信号采集、类皮肤柔性变形传感器、碳纳米纤维泡沫柔性压力传感器、皮肤柔性压力传感器等柔性医用电子产品等。

在科幻电影中,芯片常常被植入人体来控制人类的行为。如果芯片像创可贴一样粘在皮肤上,不对人体造成伤害,你会接受吗?柔性电子技术的发展使这一大胆的思想成为现实——无创伤,可以应用于医学感知,获得大量的身体信号和数据。我们利用电流体动力打印技术打印健康体征检测贴片,配合手持终端设备可检测传输身体的各项数据信号,而且不影响人的正常生活。

例如,对于糖尿病患者来说,血糖监测是治疗的一个重要部分,但传统的方法是一天刺几次手指。我们可以使用柔性电子技术,只要它附着在皮肤表面,就可以驱动血管之间的葡萄糖流动,并进行监测。

这种柔性电子集成器件集成了有机半导体和无机半导体技术的发展,使无机半导体器件具有拉伸、弯曲等变形特性。同时,它们还具有传统无机集成器件和电路的高性能和可靠性。通过将温度、应变和加速度等传感元件集成到柔性电子设备中,它就像人类网络,使人们能够获取物理信息;在未来,还必须突破诸如可靠的制备过程和动态容忍等技术挑战。

这种新的电子装置的硬度比人体组织小得多,因此当它附着在人体组织上时不会引起不适。北京大学航空航天固体力学研究所副教授李宇航指出,延展性是柔性电子的独特力学性质。由于人体器官和组织的表面形态极其复杂,如果器械不具备延展性,就无法附着在传统金属丝所不具备的软组织上。我们已经利用电流体动力喷印设备印刷具有自愈能力的柔性和可拉伸电子产品,印刷导体表现出极好的灵活性和延展性。

据联合国统计,到本世界中叶,中国将有近5亿人口将超过60岁。关注人类健康已成为未来社会需求的重要方向。特别是对老年人慢性疾病和婴儿体征的实时监测,已成为该新型医疗器械的重要应用方向,而其中柔性电子将发挥重要作用

创可贴”测量血压和血糖,衣服检测生理指标,尿布监测尿液,人造肌肉……这些智能可穿戴设备将由柔性电子技术制造。人们还可以通过远程医疗进行健康监测,以降低医疗成本,使公众受益。

“柔性芯片技术可用于设计更轻、更软的电子传感系统,可更好地适应机器人或人体,对环境更敏感。

目前,柔性电子技术已成为当今世界电子技术领域的研究热点。澳大利亚对柔性电子技术的研究主要集中在太阳能电池上,利用柔性电子技术实现印刷,并印刷成太阳能电池等产品。昆士兰大学教授、澳大利亚科学院院士Paul Bourne认为,灵活的电子技术的发展需要不同学科的人相互学习,求同存异,促进更多的合作。促进更多的创新和研究成果。

柔性电子技术的发展还处于起步阶段,其最大的特点是交叉交叉,通过相互碰撞,吸引不同行业、不同学科的人们提供不同的思路和解决方案。

柔性传感器也将在未来5G时代的发展中占据重要地位,“使设备灵活和可扩展,在没有任何感觉的情况下佩戴在身体和手臂上,并呈现人体信息的所有数据,这是未来柔性传感器科学家追求的更高境界和追求。

    柔性电子技术的发展还需要整合各方优势资源和创新力量去推动它的发展,我们拥有先进的柔性打印设备以及行业领域内顶级教授欢迎各界人士交流学习

 

 


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