“柔性电子：自主革新引领未来的重要战术产业”

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编者的话

随着现代科学技术的飞速发展，新闻、新材料、新能源等行业，特别是交叉融合的方向，正在产生重大影响，能够改变科技、经济、社会结构的卓越技术，可以使一个国家在新的产业转型中获得竞争的特征。 我国科学家要重视在新闻、生命、材料和物质科学行业的前沿探索，争取在越来越多的战术基础科学行业率先实现突破，在关键核心技术行业进行卓越创新。 这次，我们邀请亚太工程联盟主席、中国科学院院士黄维向大家介绍具有吸引力的技术柔性电子。

柔性电子是基于学科高度交叉融合而产生的卓越科学技术，可以突破经典硅基电子学的固有限制，为后摩尔时代器件设计集成、能源革命、医疗技术变革等更新换代提供创新的先导，中国自主创新将引领未来产业的快速发展。

是催促柔软，独立的一面:柔软来源于材料

柔性电子的优越性能，首先有助于对有机电子元器件和无机电子元器件的材料性能的终极追求。 核心部件的柔性设计是柔性电子部件制造的关键。 目前主要通过两个战略实现。

其一是将本征柔软的功能性有机分子和聚合物材料用作柔性电子器件构筑单元。 例如，在塑料(聚合物)基板上构筑的有机发光二极管( oled )广泛应用于可弯折、可卷曲、薄型的显示屏幕，例如曲面电视和可折叠的移动电话等。 有机半导体材料和高分子聚合物材料可以作为电子浆料应用于印刷电子技术，实现大量、低价、高效的柔性电子器件的加工和集成。 未来柔性电子器件的加工和制造将像打印文档一样方便。

其二，通过材料的微结构设计实现刚性无机材料的柔软化。 例如，如果材料尺寸降低到微纳米尺度，则由于材料的微纳米效果，其本身坚硬的材料表现出可弯曲的柔软性。 一张纸比一本书容易折断，就像一根弹簧比一根钢丝更有伸缩性一样。 基于这一战略，近年来科学家设计制造了s型金属微电路，并将其嵌入超薄硅胶材质中形成了柔性的可伸缩集成电路。

由于材料厚度降至纳米级后材料的电学和力学性能发生变化，理论研究和实验研究已经表明原子级厚度的二维材料在柔性电子行业有广阔的应用前景。 例如，石墨烯被验证为能够作为透明导电膜应用于柔性透明触摸面板。

由于原子级厚度的硫族金属化合物兼具优异的柔软性和可控的电输送性能，因此这种材料作为柔性电子部件的主要构成单元，使高性能柔性电子的无机化和小型化成为可能。

刚柔并济，崭露头角:材料决定器件

柔性电子器件是柔性电子的第一种表现形式之一。 以柔性材料为基础，结合微纳加工和集成技术，设计制造是可以实现逻辑放大、滤波、数据存储、信号反转、数字运算、传感等功能的新一代柔性电子元器件，是新闻技术迅速发展的迫切诉求。 由于柔性功能材料所具有的光、电、磁、热、力等独特的物理和化学性能，柔性电子器件可以广泛应用于柔性显示、数据加密、可穿戴感知等智能电子系统。

西北工业大学柔性电子研究院、南京工业大学先进材料研究院和南京邮电大学在有机电子学研究行业有着悠久的工作基础，提出了有机半导体p-n波段调节理论，实现了动态自调节智能有机光电材料的设计、制造和器件应用。 开发了高性能蓝光有机半导体器件，其中非掺杂蓝光有机半导体器件的效率达到了国际先进水平。 及设计加工了多套有机半导体器件的制造和评价系统，建成了180mm线路板的oled工艺的试生产线。 开发了国内首个有机半导体喷墨印刷系统，首次进行水溶性有机半导体薄膜的喷墨印刷，提出了大量制造有机半导体薄膜的传感器柔性化的新策略，迅速发展了柔性基板上的微纳米加工技术，一系列新型的高灵敏度柔性健康传感器 设计开发了实现水溶性有机半导体传感材料的多种比较有效的策略，开发了能对多种目标降解物进行超高灵敏度检测的水溶性有机半导体材料，构建了对多种重要降解物具有检测和成像功能的磷光生物探针和具有高特异性的量子点生物分子复合探针，构成了疾病机理 研制出世界上第一种无金属、无重元素的纯有机半导体长余辉材料，迅速发展了有机光电材料在数据加密和新闻防伪行业的新应用，利用其动态特征和空之间的立体位阻功能化实现了双重稳定控制。

上述研究成果为智能柔性电子元器件的设计和制造提供了重要的理论指导。 虽然我们在柔性电子行业取得了一系列成果，但仍然面临着许多问题和挑战。 通过对新型柔性功能材料的设计合成和物性研究、高性能柔性电子器件的加工和集成，进一步认识柔性电子学的物理机理，对柔性电子学的理论完整性和柔性电子产业的快速发展具有重要的支撑作用，并在我国电子新闻产业的转型和集成

柔刚克，乘风破浪:器件正在应用

目前，电子新闻产业仍以刚性器件和系统为主。 经过近百年的技术积累，刚性器件具有成熟的加工装备、高运行速度、高精度、高稳定性等优点。 但是，经典硅电子学的局限性受摩尔定律的影响越来越明显。 柔性电子的诞生为经典电子学的迅速发展提供了新的方向，触发了新形态电子仪器的产生，给人们的日常生活带来革命性的变化。 可折叠、可卷曲、柔性显示屏改变了现有照片和电影的表现形式，使手机、电视等电子产品的使用形式更加新奇、轻便。

柔性电子皮肤可以集成多种柔性传感器，通过优化柔性器件与生物中枢神经系统的接口，帮助义肢实现感知功能，赋予机器人具有或超过人类皮肤的智能仿生功能 柔性健康传感器可以贴在人体上持续检测体温、心率、心电图、脑电图、血压、汗液、血液成分等健康参数，并智能分解和归档相关数据，实现人体健康状况的判断和疾病的远程诊断。 灵活的健康监测系统，随时随地可持续监测人体健康状况。

柔性电子具有轻薄、低能耗、可控好的生物相容性和力学性能等特点，健康监测系统可以在不影响人们日常活动的情况下长时间贴在人体皮肤上。 智能可穿戴设备可以无线连接应用和互联网，实现远程办公和休闲的组合，实现基于生理电监测的创意控制技术。 可移植柔性电子设备为帕金森病、癫痫、抑郁症等多种复杂疾病的治疗提供了新的治疗手段。

近年来，人工智能技术的迅速发展推动了语音识别、机械控制和经济决策的精确化、智能化、效率化。 柔性电子是人工智能的基础性支撑，将引领和扩大人工智能技术在越来越多行业的应用。 灵活的人工神经形态芯片可以实时模拟人脑进行学习和快速运算，满足硬件对人工智能技术云计算等超强解决算法的诉求。 灵活的电子智能特质在未来的新闻技术中将发挥不可替代的作用。

柔刚，决赛千里:用应用定义未来

老子的《道德经》说:天下没有比水弱的，但攻击强者是赢不了的，那不容易。 面对西方国家对我国的技术封锁和遏制，卓越的科技创新是重要的途径。 我们将在碳基材料和光电过程相结合的基础上，培育光电子产业领先的柔性电子巨型产业，突破在欧美长期把持的硅基材料和电子过程相结合的基础上形成的微电子产业主导产业快速发展的格局，快速发展出具有超高附加值特征的战术性、主动性和支柱性柔性电子产业

以柔性电子为核心，迅速发展饥饿科学( famished )，即柔性电子、人工智能、材料科学、泛物互联网、空间科学、健康科学、能源科学和战术性新兴产业等8大核心科学技术和战术性新兴产业

在国防科技创新和航空空航天行业，武器装备的智能化和集成化是当前迅速发展的趋势。 柔性电子融合智能材料、传感器、新闻传输与解决等尖端技术，可以提高相关装备和系统的智能化水平，推动航空航天的快速发展，为国防现代化建设服务。 深入开展柔性电子行业的研究是推动我国全面创新快速发展的新发动机。

柔性电子是实践人才强国战术的重要方法之一。 柔性电子多学科的高度交叉性，将打破以前流传下来的学科间壁垒，以创新的人才引进和培养方法，促进新兴前沿交叉学科的建设和快速发展。 以柔性电子为契机，实施创新制度建设，聚集国内外中华儿女的智慧和力量，激励各类创新群体的人才发挥示范作用，挖掘人才创新的活力和潜力，为构建人类命运共同体做出新的贡献。

笔者认为，在新的科技革命和产业转型中，柔性电子是中国自主创新引领未来的重要战术机会。 要快速发展柔性电子产业，立足于前瞻性基础研究，提炼重大科学问题，寻求重大理论突破，掌握核心关键技术，产出主导原创成果，提高我国相关学科的原始创新和自主创新能力。