折疊手機(jī)背后的“黑科技”——柔性電子技術(shù)

2月24日晚21點(diǎn)，某國(guó)產(chǎn)手機(jī)品牌在西班牙巴塞羅發(fā)布了新一代5G手機(jī)，這是該品牌首款折疊屏手機(jī)。

一時(shí)間，折疊屏似乎成為了新一代手機(jī)的標(biāo)配，那么今天，就讓我們扒一扒這里面到底有什么“黑科技”。

其實(shí)，折疊屏是柔性屏的一種，是柔性電子技術(shù)積累到一定基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)。柔性電子是將有機(jī)/無(wú)機(jī)材料電子器件制作在柔性/可延性基板上的新興電子技術(shù)。相對(duì)于傳統(tǒng)電子，柔性電子具有更大的靈活性，能夠在一定程度上適應(yīng)不同的工作環(huán)境，滿足設(shè)備的形變要求。其應(yīng)用橫跨航空、消費(fèi)電子、醫(yī)療保健、機(jī)器人和工業(yè)自動(dòng)化等多個(gè)領(lǐng)域，受到了中美日韓等國(guó)的重點(diǎn)支持。

相對(duì)于傳統(tǒng)電子，柔性電子具有更大的靈活性，能夠在一定程度上適應(yīng)不同的工作環(huán)境，滿足設(shè)備的形變要求。其應(yīng)用橫跨航空、消費(fèi)電子、醫(yī)療保健、機(jī)器人和工業(yè)自動(dòng)化等多個(gè)領(lǐng)域。柔性電子涵蓋有機(jī)電子、塑料電子、生物電子、納米電子、印刷電子等多個(gè)交叉學(xué)科，所能提供的產(chǎn)品包括柔性顯示屏、化學(xué)與生物傳感器、柔性光伏、柔性邏輯與存儲(chǔ)、柔性電池、可穿戴設(shè)備、電子報(bào)紙、電子皮膚等多個(gè)方向，未來(lái)也許能夠改變?nèi)藗円率匙⌒械确矫妗?/p>

柔性OLED顯示屏的工作原理

柔性O(shè)LED(FOLED)顯示屏就是利用OLED技術(shù)在柔性塑料或者金屬薄膜上制作顯示器件，其基本結(jié)構(gòu)為“柔性襯底/ITO陽(yáng)極/有機(jī)功能層，金屬陰極”，發(fā)光機(jī)理與普通玻璃襯底的OLED相似。柔性(FOLED)器件一般是在玻璃或聚合物基板上，由夾在透明陽(yáng)極、金屬陰極和夾在它們之間的兩層或更多層有機(jī)層構(gòu)成。當(dāng)器件上加正向電壓時(shí)，在外電場(chǎng)的作用下，空穴和電子分別由正極和負(fù)極注入有機(jī)小分子、高分子層內(nèi)，帶有相反電荷的載流子在小分子、高分子層內(nèi)遷移，在發(fā)光層復(fù)合，形成激子，激子把能量傳給發(fā)光分子，激發(fā)電子到激發(fā)態(tài)，激發(fā)態(tài)能量通過(guò)輻射失活，產(chǎn)生光子，形成發(fā)光。有機(jī)電致發(fā)光器件的基本結(jié)構(gòu)是夾層式結(jié)構(gòu)，即各有機(jī)功能層被兩側(cè)電極像三明治一樣夾在中間，且至少有一側(cè)的電極是透明的，以便獲得面發(fā)光。

具體說(shuō)來(lái)，OLED的基本器件結(jié)構(gòu)有單層、雙層、三層和多層等。由于電子空穴在有機(jī)薄膜中遷移率(mobility)不同，導(dǎo)致電荷的不平衡注入，使發(fā)光效率下降，因此，通常采用多層器件結(jié)構(gòu): 基板(substrate)/陽(yáng)極(anode)/空穴注入層(hole injecting layer)/空穴傳輸層(hole transporting layer)/發(fā)光層(emitting layer)/電子傳輸層(electron transporting layer)/陰極(cathode)。評(píng)價(jià)柔性O(shè)LED可從發(fā)光材料的發(fā)光性能和器件的電學(xué)性能兩個(gè)方面來(lái)評(píng)價(jià)。發(fā)光性能主要包括發(fā)射光譜、發(fā)光效率和壽命等，對(duì)于作顯示器件的可見光還有發(fā)光亮度、發(fā)光色度等參數(shù)，電學(xué)性能如電流與電壓關(guān)系等。

柔性襯底材料

制作一個(gè)耐撞擊、不易破碎、輕薄、便于攜帶的柔性顯示器，能讓人們隨時(shí)可以卷起來(lái)，放到口袋里帶走會(huì)是一件多么美妙的事情。然而要是實(shí)現(xiàn)這樣的目標(biāo)需要考慮許多的問(wèn)題，僅僅從柔性顯示器件制作方面來(lái)看，就要考慮如襯底材質(zhì)的選擇，水氧阻絕層的水氧阻絕能力、導(dǎo)電陽(yáng)極的平整度、與導(dǎo)電度、陽(yáng)極的圖案化制程、元件制作后的效率與顏色，還有元件完成后的封裝效果好壞，最后則是元件壽命的長(zhǎng)短及可以承受的機(jī)械應(yīng)力如卷曲度及次數(shù)等。其中最為基礎(chǔ)的就是襯底段陽(yáng)極的改善。

柔性有機(jī)電致發(fā)光器件與傳統(tǒng)的導(dǎo)電玻璃有機(jī)電致發(fā)光器件的最主要的差別就是實(shí)用的襯底不同，因此，如何在低溫的條件下，根據(jù)不同的襯底，制作出導(dǎo)電性及平整度皆不錯(cuò)的導(dǎo)電陽(yáng)極，是一個(gè)重要的課題。

柔性顯示屏的常用襯底是塑料襯底，包括PET、PEN等，也有使用金屬箔襯底的，以他還有超薄玻璃及紙襯底。

選擇襯底材料的一般原則：

1、襯底材料的透明性要好(可見光透過(guò)率超過(guò)90%);

2、襯底材料和薄膜材料間要有一定的附著性;

3、襯底材料要有一定的耐溫性。

塑料襯底

塑料作為柔性襯底被認(rèn)為具有廣闊的前景，因?yàn)樗芰弦r底具備透明性、柔性、質(zhì)量輕、耐用、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。融入現(xiàn)代精密技術(shù)的塑料襯底有助于有機(jī)發(fā)光聚合物和有源矩陣薄膜晶體管陣列的生長(zhǎng)和印刷，為大規(guī)模整合柔性電子裝置提供了成本效益、卷-卷高容量加工的可能性。

塑料襯底一般分為三類：

1、半結(jié)晶熱塑性聚合物，如聚酯(PET)、聚苯二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚醚醚酮(PEEK)。PET和PEN作為柔性襯底展現(xiàn)了一些重要的特性，包括固有的良好透明性，簡(jiǎn)單的加工過(guò)程，良好的力學(xué)性能，較高的阻隔氧氣和水汽滲透性能，但是其不耐高溫，低溫沉積ITO時(shí)，器件性能降低。溫度升高時(shí)，這類聚合物襯底收縮，ITO膜容易從襯底脫落;其表面粗糙度也比較大，沉積在聚合物襯底上的薄膜容易產(chǎn)生缺陷。

2、非結(jié)晶聚合物，如聚醚砜(PES)。PES為非結(jié)晶熱塑性塑料，可熔融擠壓或溶劑注造。 它有良好的透明度和較高的工作上限溫度，但是價(jià)格昂貴，耐溶劑性差。

3、非結(jié)晶高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)聚合物，如PAR、PCO、PNB和PI，PI具有良好的熱穩(wěn)定性，較好的力學(xué)性能和化學(xué)性能，但是透明度低，價(jià)格也比較貴?？椢锊牧弦部梢杂脕?lái)作為柔性襯底。

常用聚合物柔性襯底的性能比較

金屬襯底

金屬襯底一般應(yīng)用于透過(guò)率要求不是很高的柔性發(fā)光顯示。如果應(yīng)用于大型顯示器，其是一種很貴的材料，而應(yīng)用于小型柔性顯示中，則有著較大的前景。

金屬襯底的耐高溫性能(至少在1000℃以上)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于塑料與玻璃，在制作柔性顯示過(guò)程中使用金屬箔片襯底不會(huì)存在耐熱方面的問(wèn)題。所以金屬襯底也是一種常見的選擇。

不銹鋼金屬襯底與其他襯底的性能比較如下

由表中可以看出，不銹鋼襯底相對(duì)塑料襯底具有良好的導(dǎo)電性、優(yōu)秀的水汽和氧氣阻隔性，更高的彈性模量較低的熱膨脹系數(shù)，并能夠R2R大規(guī)模生產(chǎn)。

然而表面粗糙的箔片無(wú)法作為柔性襯底直接使用，否則會(huì)影響柔性顯示的性能 降低其壽命。因此粗糙度是金屬取代聚合物或者玻璃襯底成為未來(lái)柔性顯示器的關(guān)鍵因素。為了提高箔片表面光滑度通常采用的方法有兩種：加一層平坦化層或者加一層鈍化層。OLEDs要求表面粗糙度小于5nm。一般用有機(jī)物無(wú)機(jī)物或者有機(jī)無(wú)機(jī)混合物作為平坦化層。

超薄玻璃襯底

玻璃是硬質(zhì)材料，用來(lái)作為柔性襯底需要實(shí)現(xiàn)將其薄化，才可能具有可撓曲性。目前已做成的超薄玻璃厚度小于50μm， 表現(xiàn)出較好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)性，良好的可彎曲性，可見光透過(guò)性，水汽和氧氣的阻隔性，較高的表面光滑度，而且絕緣，是理想的柔性顯示襯底材料。但是超薄的玻璃韌性較差，經(jīng)過(guò)周期性彎曲后容易出現(xiàn)裂縫。另外超薄玻璃的邊緣部位在切割操作時(shí)也比較容易產(chǎn)生微裂痕缺陷。

Andreas等研究了薄玻璃-聚合物系統(tǒng)襯底，具有良好的熱穩(wěn)定性，力學(xué) 性能和化學(xué)性能。能夠達(dá)到柔性顯示器要求的柔性度和滲透性的標(biāo)準(zhǔn)，可以實(shí)現(xiàn)流水線生產(chǎn)柔性彎曲的OLED顯示器。

紙質(zhì)襯底

在過(guò)去幾年中，柔性紙質(zhì)襯底的電子制備開始引起了人們的關(guān)注。因?yàn)槠浔阋溯p薄可以彎曲折疊、能夠循環(huán)使用，所以作為柔性顯示襯底，紙質(zhì)也是一種不錯(cuò)的選擇。與塑料襯底相比較，紙質(zhì)襯底在加熱后，熱膨脹性比較小?？紤]到紙質(zhì)是纖維素結(jié)構(gòu)，表面比較粗糙，化學(xué)性和機(jī)械阻隔性比較差，容易吸附一些小分子物質(zhì)進(jìn)入多孔結(jié)構(gòu)。

為了制備柔性顯示，改善紙質(zhì)襯底接觸面的光滑性是非常重要的。當(dāng)印刷電子元件對(duì)襯底表面平滑性和吸附性的要求較低時(shí)，在轉(zhuǎn)換過(guò)程中可將不同功能性的涂料應(yīng)用于紙張表面。 通過(guò)涂層，表面能夠防止不同液體的滲透。

最近Do-Yeol等研發(fā)了以復(fù)印紙為襯底的柔性O(shè)LEDs，在驅(qū)動(dòng)電壓為13V時(shí)發(fā)光強(qiáng)度可以達(dá)到2200cd/m。

生物復(fù)合薄膜襯底

柔性顯示R2R加工技術(shù)至今還沒有大規(guī)模應(yīng)用的一個(gè)原因是傳統(tǒng)聚合物塑料襯底的熱膨脹系數(shù)比較高。大部分塑料的熱膨脹系數(shù)在50·10-6K-1左右，由于在襯底沉積功能層熱處理時(shí)，膨脹系數(shù)的不匹配會(huì)造成裝置性能的下降。細(xì)菌纖維素納米纖維薄膜具有熱膨脹系數(shù)低、可見光透過(guò)率高和柔性性能良好的優(yōu)點(diǎn)，因此近幾年也被用來(lái)作為柔性顯示的襯底，在有機(jī)光電子領(lǐng)域的應(yīng)用中引起了廣泛的關(guān)注。

M. Nogi等以丙烯酸樹脂和納米纖維為基質(zhì)制得了0.7mm BC納米復(fù)合膜，熱膨脹系數(shù)低，在600nm時(shí)透過(guò)率為81%。C. Legnani等在細(xì)菌纖維膜表面依次沉積SiO2緩沖層和ITO導(dǎo)電層，并以此為襯底，做出了柔性O(shè)LEDs，其亮度可以達(dá)到1200cd/m2。S. Ummartyotina等將聚氨酯基樹脂和細(xì)菌纖維素制成納米復(fù)合薄膜作為柔性O(shè)LED襯底，該裝置的最高電流效率為0.085cd/A，功率效率達(dá)到0.021lm/W。

柔性顯示材料

柔性有機(jī)電致發(fā)光顯示器(FOLED)

OLED具有自發(fā)光、低功耗、響應(yīng)速度快、視角寬、分辨力高、寬溫度特性、高亮度、高對(duì)比度、抗振性能好、耗等性能好等特點(diǎn)，并且抗彎曲能力強(qiáng)，非常適合作柔性顯示器件，適用于對(duì)顯示效果要求高的便攜產(chǎn)品及軍事等特殊領(lǐng)域。

OLED是基于有機(jī)材料的一種電流型半導(dǎo)體發(fā)光器件，由銦錫氧化物半導(dǎo)體薄膜(ITO)，透明電極、空穴傳輸層、有機(jī)發(fā)光層、電子傳輸層、電極層組成。原理是用ITO和金屬電極分別作為器件的陽(yáng)極和陰極，在一定電壓驅(qū)動(dòng)下，電子和空穴分別從陰極和陽(yáng)極注入到電子和空穴傳輸層，電子和空穴分別經(jīng)過(guò)電子和空穴傳輸層遷移到發(fā)光層，并在發(fā)光層中相遇，形成激子使發(fā)光分子激發(fā)，經(jīng)過(guò)輻射發(fā)出可見光。OLED用紅、藍(lán)、綠像素并置法、轉(zhuǎn)換法、白光加彩色濾光片法、微共振腔調(diào)色法和多層堆疊法來(lái)實(shí)現(xiàn)彩色化。

OLED顯示屏驅(qū)動(dòng)方式依驅(qū)動(dòng)方式可分為被動(dòng)式(PMOLED)與主動(dòng)式(AMOLED)。PMOLED是屬于電流驅(qū)動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，驅(qū)動(dòng)電流決定灰階，應(yīng)用在小尺寸產(chǎn)品上。AMOLED在每一個(gè)OLED單元即像素后面都有一組薄膜晶體管和電容器，形成一個(gè)薄膜場(chǎng)效應(yīng)晶體管(TFT)驅(qū)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，每一個(gè)像素都可以在控制芯片的操作下驅(qū)動(dòng)TFT的激發(fā)像素點(diǎn)，這種方式能獲得極速的響應(yīng)時(shí)間而且省電，顯示效果好適合大屏幕全彩色OLED的需要。按所使用的載流子傳輸層和發(fā)光層有機(jī)薄膜材料的不同，分為兩種不同的技術(shù)類型：一種是以有機(jī)染料和顏料為發(fā)光材料的小分子聚合物OLED，另一種是以共軛高分子為發(fā)光材料的 高分子聚合物PLED。目前研究表明，PLED十分適合用于柔性顯示，采用噴墨印刷，涂布有機(jī)材料物質(zhì)，不需薄膜制程、真空裝置，元件構(gòu)成只有兩層，投資成本低，但是其噴墨技術(shù)的墨滴均一化及RGB三基色定位精度不易控制，影響全彩化產(chǎn)品進(jìn)程，壽命與產(chǎn)品良率也有待提高。

柔性液晶顯示器(FLCD)

液晶是介于固體和液體之間狀態(tài)的某些有機(jī)化合物，具有各向異性的光學(xué)特性，對(duì)外界的電場(chǎng)磁場(chǎng)和溫度感覺靈敏。液晶顯示器采用液晶作顯示材料，通過(guò)陣列的液晶光閘控制光線來(lái)顯示文字、圖形和圖像。

膽甾型液晶屬于反射式顯示器，利用外界環(huán)境光源來(lái)顯示影像無(wú)需背光源，同時(shí)具有雙穩(wěn)態(tài)特性，所以膽甾型液晶顯示技術(shù)同樣非常省電。富士通采用PM反射式膽甾型液晶顯示器，開發(fā)出全球首款具圖像記憶功能的可彎曲彩色顯示器， 但目前只能少量供應(yīng)。

雙穩(wěn)態(tài)液晶顯示技術(shù)特點(diǎn)是兩個(gè)光性狀態(tài)在無(wú)外電場(chǎng)作用時(shí)都能夠穩(wěn)定存在一段時(shí)間，在外電場(chǎng)作用下兩個(gè)光性狀態(tài)可以相互轉(zhuǎn)換。由于顯示所用的兩個(gè)光性狀態(tài)在無(wú)外場(chǎng)的情況下是穩(wěn)定的，所以不需要長(zhǎng)時(shí)間加外場(chǎng)來(lái)維持顯示狀態(tài) ，就有了比較省電的特點(diǎn)。 這類顯示技術(shù)在靜態(tài)顯示方面能夠表現(xiàn)出省電這一優(yōu)勢(shì)。液晶在柔性顯示方面的研究較為成熟，可以延續(xù)許多傳統(tǒng)的制造技術(shù)，比較容易切入產(chǎn)品市場(chǎng)。

柔性電泳顯示器(FEPD)

電泳顯示是利用帶荷電的膠體顆?？稍陔妶?chǎng)中移動(dòng)的原理，通過(guò)電極間帶電物質(zhì)在電場(chǎng)作用下的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)色彩交替顯示的一種顯示技術(shù)，以這樣一個(gè)電泳單元為一個(gè)像素，將電泳單元進(jìn)行二維矩陣式排列構(gòu)成顯示平面，根據(jù)要求像素可顯示不同的顏色，其組合就能得到平面圖像。

電泳顯示器具有易讀性、柔軟性、雙穩(wěn)態(tài)特性和低功耗等優(yōu)點(diǎn)，成為人們廣泛關(guān)注的焦點(diǎn).與平板顯示器相比，具有以下特點(diǎn):

1、使用柔性導(dǎo)電高分子薄膜晶體管(Thin film transistnr)作為電極，物理機(jī)械性能類似傳統(tǒng)紙張，可以卷曲甚至折疊，便于攜帶;

2、主要是反射型顯示，對(duì)光線的反射符合朗伯反射定律，擁有大視角;

3、對(duì)圖像的顯示呈雙穩(wěn)態(tài)(Bi2stable display)，即在施加電場(chǎng)的條件下實(shí)現(xiàn)顯示，當(dāng)電場(chǎng)撤去以后，顯示仍然保持，因而，具備信息儲(chǔ)存功能，而且節(jié)能。

但是目前，幾乎所有的電泳顯示技術(shù)都不成熟。改善和解決以下問(wèn)題是今后柔板顯示技術(shù)的發(fā)展方向：

1、響應(yīng)速度比較慢，無(wú)法表達(dá)足夠連貫的視頻畫面，因?yàn)殡娪炯夹g(shù)依賴于粒子的運(yùn)動(dòng)，用于顯示的開關(guān)時(shí)間非常長(zhǎng)，長(zhǎng)達(dá)幾百毫秒，這個(gè)速度對(duì)視頻應(yīng)用是不夠的，應(yīng)開發(fā)用于電泳顯示的使開關(guān)時(shí)間達(dá)到幾十毫秒甚至更快的電泳技術(shù);

2、全彩色顯示技術(shù)等還有待于進(jìn)一步改進(jìn);

3、制造工藝復(fù)雜，對(duì)材料要求高，成本較高。

其他柔性顯示技術(shù)

柔性顯示技術(shù)發(fā)展呈現(xiàn)百花齊放態(tài)勢(shì)?？梢詫?shí)現(xiàn)柔性顯示的技術(shù)還有： 電潤(rùn)濕顯示(Electro Wetting Display，EWD)，等離子管狀排列(Plasma Tube Array，PTA)，電致變色顯示(Electro Chromism Display，ECD)，電子粉流體顯示(Quick-Response Liquid Power Display，QR-LPD)等。

電潤(rùn)濕技術(shù)

電潤(rùn)濕顯示技術(shù)由Liquavista 公司研制出來(lái)， 并將該技術(shù)成功應(yīng)用于新型顯示器產(chǎn)品的開發(fā)。原理是利用控制電壓來(lái)控制被包圍的液體的表層，從而導(dǎo)致像素的變化。當(dāng)沒有施加電壓時(shí)，有顏色的液體與不透水且絕緣的電極外層間，形成一層扁平薄膜，就是一個(gè)有色的像素點(diǎn)。當(dāng)在電極與液體之間施加電壓時(shí)，液體與電極外層接觸面的張力會(huì)產(chǎn)生改變，結(jié)果是其原來(lái)的靜止況態(tài)不再穩(wěn)定，令液體移至旁邊，造成一個(gè)部份透明的像素點(diǎn)，同時(shí)油被染上一種顏色，從而顯示出圖像，獲得各種顯示效果。具有功耗低、亮度高、顯示速度快以及受外界環(huán)境、溫度影響不大等優(yōu)點(diǎn)

等離子管狀排列技術(shù)

等離子管狀排列技術(shù)發(fā)光原理與PDP 相同，但在基本構(gòu)造和制造方法上卻有著很多不同。是一根根長(zhǎng)1 m、厚約1 mm、內(nèi)部涂布R，G，B 磷光材料的玻璃管，將許許多的玻璃管并排， 前后用兩張電極膠卷包覆組合起來(lái)，就成了點(diǎn)陣發(fā)光的顯示器。PTA 可以說(shuō)是新型態(tài)的等離子顯示器， 跟傳統(tǒng)的等離子顯示相比，PTA 的重量?jī)H有十分之一、厚度僅約1 mm、耗電量只有二分之一，可以彎曲，能直接沿用等離子顯示器的驅(qū)動(dòng)電路基本結(jié)構(gòu)與電極、驅(qū)動(dòng)IC 等關(guān)鍵性周邊組件。

電致變色技術(shù)

電致變色指在外加電場(chǎng)和電流的作用下材料的光學(xué)特性產(chǎn)生可逆變化的現(xiàn)象，在外觀上表現(xiàn)為從著色態(tài)到透明態(tài)或者從一種顏色到另外一種或幾種顏色的可逆變化。電致變色最新的發(fā)展技術(shù)是使用改良的多孔納米薄膜構(gòu)造的電極，這是由NTERA 公司首先提出的，優(yōu)點(diǎn)有：在光照條件下有良好的對(duì)比度、快的轉(zhuǎn)換速度、長(zhǎng)時(shí)間顯示內(nèi)容時(shí)的極小功耗， 還是一個(gè)兼容低成本、使用加色打印工藝制造和寬光譜范圍反射式結(jié)構(gòu)器件。

電子粉流體

電子粉流體顯示技術(shù)由普利司通公司開發(fā)，工作原理是在前面板和背面板之間封入不會(huì)凝集和可控制帶電量的電子粉流體，并使其移動(dòng)。使黑色電子粉流體帶正電荷，白色電子粉流體帶負(fù)電荷，當(dāng)改變電壓極性后，白色電子粉流體移到前面板，而黑色電子粉流體移到后面板，從而實(shí)現(xiàn)切換顯示白色和黑色的目的。由于電子粉流體是在空氣中移動(dòng)，驅(qū)動(dòng)速度較快，且可在低溫下進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。目前工作電壓80 V，降低工作電壓是今后有待解決的課題。

柔性顯示技術(shù)的研發(fā)重點(diǎn)

1、顯示元器件技術(shù)的開發(fā);

2、驅(qū)動(dòng)元件技術(shù)開發(fā);

3、基板技術(shù)的開發(fā);

4、封裝技術(shù)開發(fā)。

柔性顯示技術(shù)涉及光學(xué)、色彩學(xué)、材料化學(xué)、電子學(xué)等，屬于多學(xué)科綜合類技術(shù)，所以柔性顯示技術(shù)具備前沿性、綜合性，有相當(dāng)?shù)募夹g(shù)難度，需要跨學(xué)科的研發(fā)與合作。

柔性傳感器

在柔性電子技術(shù)中，另一大可能帶來(lái)產(chǎn)業(yè)革命性變革的技術(shù)是柔性傳感器研制。利用柔性傳感器和導(dǎo)電體，科學(xué)家可以將外界的受力或受熱情況轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，傳遞給機(jī)器人的電腦進(jìn)行信號(hào)處理，這樣就可以制作成透明、柔韌、可延展、可自由彎曲折疊、可穿戴的電子皮膚，以便實(shí)時(shí)精準(zhǔn)的監(jiān)測(cè)出人體各項(xiàng)指標(biāo)。

近日，中科院力學(xué)所與大連理工大學(xué)和北京航空航天大學(xué)的科研人員合作，從力學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出發(fā)，研制出適用于可穿戴設(shè)備的薄膜貼片式柔性曲率傳感器。這種傳感器可以精確測(cè)量被測(cè)曲面的動(dòng)態(tài)彎曲曲率和彎曲角度，而且其彎曲測(cè)量結(jié)果不受拉伸變形的影響，所以在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，不要求傳感器與被測(cè)曲面完美粘合，只需要簡(jiǎn)單貼合即可，所以即使是戴手套或穿緊身衣的方式也是完全沒有問(wèn)題。

同時(shí)，這種傳感器也非常適合與穿戴服飾集成，可應(yīng)用于關(guān)節(jié)彎曲監(jiān)測(cè)、手勢(shì)識(shí)別、坐姿監(jiān)測(cè)等柔性智能穿戴設(shè)備。

除此以外，該團(tuán)隊(duì)還研發(fā)了柔性氣壓傳感器，用于檢測(cè)高鐵車頭曲面的壓力分布，超聲波柔性探頭，用于檢測(cè)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的內(nèi)部損傷;電極式心率傳感器，用于實(shí)時(shí)檢測(cè)心率狀況等。

貼在豬心臟上的柔性傳感器

隨著柔性顯示屏、柔性傳感器等的成功應(yīng)用，意味著柔性電子開始從理論走向?qū)嵺`，它可能開啟新一輪的電子器件革命，使人跟機(jī)器的距離更加親密。