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网站西藏福彩网新闻动态 ◇ 柔性电子,不断刷新你的认知
柔性电子,不断刷新你的认知
  • 发布日期:2019-08-12     信息来源:本站      浏览次数:64
    • “人机交互”是一个有魔力的词语,它生动诠释了从人类适应计算机到计算机不断适应人类的发展过程。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。

      而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80年代,人们试图用有机半导体替代硅等无机半导体,从而使有机电子器件具备柔性特点。

      2006年,科学界首次提出了可延展无机柔性电子的概念,并实现在脆性硅薄膜不改变其电子学性能的情况下具有柔性和延展性。随后又衍生出一些优化的结构设计,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。

      针对目前市场上种类繁多的折叠屏手机产品,清华大学材料学院副院长沈洋认为,屏幕对折主要得益于显示材料的柔性化。但折叠屏手机还不够“柔”,因为每部手机中都有几百个关键电子元器件,这些器件依然是硬质的。“未来,如果这些电子元器件的柔性化程度足够高,手机不仅能对折,还能卷曲甚至完全折叠。”

      “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。

      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系列柔性医疗电子产品,等等。

      电子“创可贴”不是梦

      科幻电影里,时常出现给人体植入芯片,从而达到操控人体行为的桥段。而如果将芯片像创可贴一样贴在皮肤上,不对人体造成伤害,你会接受吗?柔性电子技术的发展将这一大胆想法照进现实——没有伤口,就能应用于医疗感知并获取大量身体信号和数据。

      “比如对糖尿病人来说,血糖监测是治疗中的一个重要环节,但传统方法是扎手指,每天都要扎好几次。而我们可以利用柔性电子技术,只要贴在皮肤表面就能驱动血管之间的葡萄糖流动并开展监测。”冯雪说。

      冯雪介绍,清华大学柔性电子技术团队已设计和大规模制备出价格低廉、且能够监测人体体温和心电信息的柔性电子器件。它形似创可贴的胶片里镶嵌可弯曲的监测芯片,贴附在人体表面,可将生理指标无线上传至手机应用或云端,让使用者快捷方便了解身体信息,并可以反复使用,目前已通过国家药监局和欧盟CE认证。

      诸如此类的柔性电子集成器件,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、高可靠性。“通过集成探测温度、应变、加速度等传感元件在柔性电子器件上,就好比‘人体联网’,可实现对体征信息的获取;未来,还需要突破可靠的制备工艺、动态耐受性等技术挑战。”新加坡南洋理工大学材料科学与工程学院教授陈晓东说。

      “这种新型电子器件的刚度比人体组织要小很多,因此贴附到人体组织上后,不会造成人体的不适感。”北京航空航天大学固体力学研究所副教授李宇航指出,可延展性能正是柔性电子独到的力学特性,由于人体器官组织的表面形貌异常复杂,如果器件不具有可延展性,是无法贴附在柔软组织上的,而这一点传统导线并不具备。

      据统计,到本世纪中期,中国将有近5亿人口超过60岁。对于人体健康的关切,成为未来社会需求的重要方向。特别是针对老年人慢性疾病和婴幼儿体征的实时监测,成为这种新型医疗器件的重要应用方向。

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