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科幻成真!电子芯片像创可贴一样贴在皮肤,柔性电子可不只有折叠屏

2019年07月18日 02:09:03 | 作者:佚名 | 来源: | 查看本文手机版

摘要:前段时间,华为首款折叠屏手机一经发布便成了网友们热议的焦点。四四方方、坚硬、不可转动的屏幕是如何做到折叠的?这里面到底有啥黑科技?

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华为
电子芯片

前段时间,华为首款折叠屏手机一经发布便成了网友们热议的焦点。四四方方、坚硬、不可转动的屏幕是如何做到折叠的?这里面到底有啥黑科技?

其实,折叠屏只是柔性屏的一种,是柔性电子技术积累到一定基础上发展而来。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,柔性电子技术无论在外形还是功能都将不断刷新着人们的眼球,带来全新体验。

把一切都变成折叠屏?别小瞧了它,柔性电子可不只是折叠屏!

什么是柔性电子?

“人机交互”是一个有魔力的词语,是从人适应计算机到计算机不断地适应人的发展过程。而如何又快又好地与人体进行信息沟通和互换?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。

柔性电子概念的提出可追溯到对有机电子学的研究,大约起步于上世纪八十年代,人们试图用有机半导体替代硅等无机半导体,从而使得有机电子器件具备柔性特点。

2006年,美国伊利诺伊大学的Rogers教授和西北大学的黄永刚教授课题组率先提出了可延展无机柔性电子的概念。随后又衍生出了一些更优的结构设计,使得电子器件的机械性能更加优良,可以承受拉伸、扭转、弯曲等复杂变形。

有专家指出,可延展性能是柔性电子独到的力学特性,人体器官组织的表面形貌非常复杂,如果器件不具有可延展性,是无法贴附在复杂柔软组织上的,但传统导线不具备延展性。

冯雪告诉记者,柔性电子技术已在生物医疗领域开展了非常重要的应用,包括无创血糖测量、光电血氧传感器、坐骨神经电信号采集、类皮肤柔性变形传感器、碳纳米纤维泡沫柔性压力传感器、类皮肤柔性压力传感器等柔性医疗电子产品方面。

柔性电子能干啥?

科幻电影里,大反派总是往主角身上植入芯片,从而随时获得其身体数据和位置,甚至达到操控人体行为的目的。

无论是手臂里嵌着芯片,还是嵌入机械外骨骼,这些都是以侵占人类身体本身作为巨大代价。

不过,如果是将芯片像创可贴一样贴在皮肤上,你能接受吗?如今,柔性电子技术的发展将这一大胆想法照进现实,没有伤口,就能感知并获得大量身体信号和数据。

装有柔性芯片的传感器贴在人体表面可以实现对人体数据的收集。测量血压、血糖的“创可贴”,检测生理指标的衣服......这些智能化可穿戴设备的制造都将通过柔性电子技术实现。

清华大学柔性电子技术研究中心主任冯雪介绍,这种柔性电子集成器件,融合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可拉伸、可弯曲等变形特点,同时兼备传统无机集成器件和电路的高性能和高可靠性。

“我们的团队已研发出可监测心电、体温的医疗级柔性电子产品。这种形似创可贴的胶片里镶嵌可弯曲的监测芯片,贴在人体表面(+本站微信networkworldweixin),即可将生理指标无线上传至手机应用或云端,已通过国家药监局和欧盟CE认证。”冯雪说。

“采用柔性芯片技术可以设计出更加轻薄柔软的电子感知系统,它们能够与机器人或人体更好地贴合,对环境的感知也将变得更加灵敏。”柔性电子与智能技术全球研究中心柔性芯片技术研发团队负责人王波表示,柔性芯片将对人工智能和医疗等领域产生深远影响。

柔性电子未来会怎样?

柔性电子技术已成为世界范围内电子技术的研究热点。“澳大利亚的柔性电子技术研究主要集中在太阳能电池领域,利用柔性电子技术实现印刷,并打印为太阳能电池等产品。”澳大利亚昆士兰大学教授、澳大利亚科学院院士保罗伯恩说。

值得一提的是,在刚刚结束的第二届柔性电子国际学术大会上,柔性电子与智能技术全球研究中心研发团队发布了两款可任意卷曲弯折的超薄柔性芯片。两款芯片厚度均小于25微米,不到一根头发丝的四分之一。

研发人员在现场演示了由两款柔性芯片组成的柔性微系统的功能。两款柔性芯片分别是运放芯片和蓝牙SoC芯片,其中运放芯片能够对模拟信号进行放大处理,而蓝牙SoC芯片则集成了处理器和蓝牙无线通信功能。

与传统芯片相比,最新发布的柔性芯片不仅非常薄,而且柔韧度很好。拿在两根手指之间,轻轻一捏,柔性芯片就会弯成弧形但不会损坏。

不过,冯雪指出,柔性电子技术发展目前还处于起步阶段,其最大的特点是多学科交叉,将不同行业、不同学科的人吸引在一起,通过彼此碰撞以提供不同的思路及问题解决方案。

新加坡南洋理工大学材料科学与工程学院教授陈晓东认为,未来柔性传感器还将占据5G时代发展的重要位置,“把设备做成可弯曲、可延展的状态,带在身上、手臂上没有任何感觉,并且可以呈现关于人体信息的所有数据,这是我们对未来柔性传感器更高的境界和追求。”

[责任编辑:王秉鸿 wang_binghong@cnw.com.cn]