“在“硬质”世界里，柔性电子技术大有可为”

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风机叶轮 【科技在线】

折叠式智能手机上市了，柔性芯片也登场了。 口罩刚刚发布的智能机接口系统点燃了可以嵌入大脑的超细柔性电极。 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。

前几天，第二届柔性电子国际学术大会( icfe 2019 )在杭州召开。 会议期间，中国科技信息学会和新闻网还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。

科技日报记者采访时说，方兴未艾的柔性电子技术要实现现有的电子系统和刚柔，还需要突破许多挑战。

力学和封装是两大难题

柔性屏幕、柔性芯片和柔性电极只是柔性电子技术的冰山一角。 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上，灵活性备受期待。

据介绍，柔性电子的概念可以追溯到有机电子学的研究，始于20世纪60年代左右。 当时，科研人员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优势。

目前，柔性电子技术还处于起步阶段，研发人员常常试图突破以前流传的思路，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。

不难想象，但一旦进入新的行业，目前柔性电子技术的研发过程仍然充满着许多挑战。

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要面临两个挑战。 第一个挑战是力学问题，柔性电子元件在反复折叠、弯曲时会不断受到交变应力，时间久了容易破裂、出问题。 目前主要通过结构设计来克服这个问题。 沈洋表示，第二个挑战是在电子封装问题上，将集成在柔性基板上的部件牢牢缝合，实现预期的功能。

南洋理工大学材料科学与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，科学家们正在探索在柔性传感器和人体之间形成可靠的粘接界面层，使之具有生物相容性的方法。 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，科研人员也在不断探索。

沈洋说，美国西北大学的约翰·罗杰斯教授是柔性电子行业的先驱之一，罗杰斯的研究表明，硅这种本来就硬而脆的材料，在变得非常薄或尺度非常小之后，具有一定的灵活性

当然这是个好消息。 由于硅在目前的半导体材料中占主导地位，所以使硅基板柔软化可以说是实现柔性电子系统的捷径。

材料代器件、材料是我们制造电子器件的重要基础之一。 目前，我们正在探索使硅类电子部件柔软化，并且保证高频、高速的导电特性。 冯雪说。

但是，受摩尔定律的制约，硅基半导体的性能几乎完全发挥出来，接近天花板。 对于柔性电子行业来说，探索适合不同应用场景的新型柔性材料也是迫在眉睫。

陈晓东表示，目前国际上对柔性电子材料的选择主要有两种思路。 一种想法是从以前传下来的无机材料向有机材料的转换，例如将高分子材料和有机半导体用于柔性电子材料。 另一种想法是将有机材料和无机材料组合起来，利用所谓的混合材料开发柔性电子技术。

石墨烯制造后，单层原子组成的锡乙烯、二硫化钼、黑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快速发展。

许多二维材料在提高电荷迁移率、降低功耗等方面表现出了比传统传入的硅材料更好的性能。 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。