柔性电子技术是指在柔性衬底上大面积、大规模集成不同材料体系、不同功能元器件,构成可拉伸/弯曲变形的柔性信息器件与系统的技术。柔性电子器件具有质量轻、形态可变、功能可重构的特点,颠覆性地改变了传统电子系统刚性的物理形态。因此柔性电子技术必将在人工智能、生物电子、脑机融合、物联网等领域产生巨大影响,是电子技术的重要发展方向之一。
与传统的基于刚性衬底和刚性材料的电子技术不同,柔性电子技术使用具有物理弯折能力并能够承受一定形变的材料和结构构建电子器件和系统,并通过系统变形、重组等方式,使得柔性电子系统可实现不同的功能或性能,使电子器件和系统在形态、结构、功能、应用等方面取得突破,极大地促进了人—机—物三元融合,是汇聚实体、数字和生物世界的变革性力量,对于推动信息、航天、航空、医疗、能源等领域的发展以及提高人类生活质量具有重要的战略意义。
随着柔性电子研究的不断发展,越来越多的传统和新兴材料都被用于构筑柔性电子器件。目前研究比较广泛的材料包括:无机半导体材料(如锗、硒、硅)、纳米碳材料、无机氧化物材料和有机半导体材料等。这些材料各有特点,优劣很难判别,未来可能应用于不同的领域。而且这些材料的特点具有很强的互补性,基于这些材料的电子器件在设计准则、制备工艺、表征手段、相关材料筛选等方面也具有一定的共性,可相互借鉴、相互促进。如果这些材料能恰当地相互融合,有望实现更高层次的柔性电子器件。
作为柔性电子技术中的重要组成部分,柔性传感器是近年来科学研究中的热门领域。在功能上,柔性传感器使用了极薄的压电材料、半导体材料、有机材料和金属材料,实现了植入式或可穿戴的人体健康监测、汽车电子和机器人传感器等方面的应用。在柔性传感器领域,一项革新性的成果是美国伊利诺伊大学的Rogers教授于2011年发明的柔性可延展表皮传感器。 据科学出版社
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