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【电子技术】新革命:柔性电子成国际该领域研究新宠
梅西 2016-06-14
导语

柔性电子成国际该领域研究新宠,被称电子研究方向新的革命。

感知蝴蝶落在新安装的假肢上轻盈的“触感”?假肢受到了擦伤也能自我修复?手术后监测身体的电子设备可在身体内自行降解并吸收?这一切都不是科幻大片中的虚构场景,而是在2016年“自然·柔性电子”暨“光电子学、材料与能源”国际研讨会上,来自国内外的科学家提出的最新成果。

日前,由《自然》、《自然·通讯》杂志联合南京工业大学主办的“自然·柔性电子”暨“光电子学、材料与能源”国际研讨会在南京召开。这是《自然》杂志第一次在江苏联合科研机构共同主办的国际会议,也是自然国际会议首次聚焦柔性电子领域。据悉,这次国际研讨会吸引了来自美国、澳大利亚、德国、英国等十余个国家和地区的200多位专家参与。

研讨会邀请到美国斯坦福大学鲍哲南院士、英国牛津大学Donal Bradley院士、澳大利亚昆士兰大学Paul Burn院士、澳大利亚蒙纳什大学程一兵院士、美国佐治亚理工学院王中林院士等海内外200余位柔性电子领域的权威专家学者与会,共举行大会报告4场,邀请报告、口头报告34场。报告围绕柔性电子时代机遇、柔性电子材料探索、柔性电子技术挑战三个主题展开,涉及有机光电器件、有机太阳能电池、可穿戴传感器、柔性薄膜晶体管、有机存储、柔性能量存储及转换器件等多个研究方向。与会专家学者充分交流研究进展,总结前瞻发展方向,积极碰撞思想火花,受到主流媒体广泛关注。

柔性电子是一项在柔性底板上安装电子线路的技术,涉及有机光电器件、有机太阳能电池。可穿戴传感器、柔性薄膜晶体管、有机存储、有机能量存储及转换器件等研究方向。来自美国西北大学的黄永刚教授说:“在高校人才培养上,柔性电子研究需要多个领域协同研究,需要跨系科结合。”柔性电子被认为是电子研究方向新的革命,可使电子器件和人体有机结合。在国际上,已经是电子方向研究的热门方向,这一次的国际研讨会也致力于增加柔性电子在国内的知名度。

下面将近期国内外在柔性电子领域的进展罗列如下。

国外进展

伸展型可穿戴集成电路问世!全球运行速度最快

近日,美国威斯康星大学麦迪逊分校的工程师近日研制出了全球运行速度最快的伸展型可穿戴集成电路,有望推动整个物联网甚至互联程度更高的高速无线网络的发展。相关研究成果发表在日前出版的《先进功能材料》杂志上。这种可伸展集成电路功能强大的主要原因在于其独特的结构。受到双绞线电话电缆的启发,它由两个超纤细输电线路以重复的S形曲线交错组成,其曲折的形状就像3D迷宫一样,能让传输线拥有拉伸能力且不影响其性能,也不受外部干扰,同时还能将流经的电磁波限制在其中,几乎完全消除了电流损失。

自修复、柔性电子材料破碎多次仍可恢复功能

宾夕法尼亚州立大学和哈尔滨理工大学的科学家携手研制出一种即使破碎多次也能自动恢复所有功能的新型电子材料,有助于提升可穿戴设备的持久性和耐用性。相关研究成果发表在最新一期《先进功能材料》杂志上。他们在实验中将氮化硼纳米片添加到一种塑料聚合物原材料上,氮化硼纳米片通过在其表面起作用的氢键组连,当两块纳米片距离很近时,氢键之间自然出现的电子吸引会让其紧密相连;当氢键恢复时,纳米片也自动恢复。根据添加到聚合物上的氮化硼纳米片百分比的不同,这种自我恢复方式需要额外加热或加压,但有些形式的新材料在室温下就能自动恢复功能。

美科学家研制隐形仿生皮肤,有助恢复年轻外表强化皮肤机能

美国麻省理工大学工学院的罗伯特·兰格和他的研究团队研发出了一种新的可穿戴高分子材料制成的仿生膜,其可以恢复皮肤年轻健康的美丽外观和功能。研究显示,这种仿生膜不但有弹性、隐形,可以保湿,还十分耐用。把这种仿生膜贴在皮肤上形成的“第二层皮肤”,能够起到强化皮肤机能,减少皱纹的作用。相关研究成果在线发表在英国《自然—材料学》期刊上。

新方法"刻"出最快柔性硅晶体管 能无线传输数据和能量

近日,美国威斯康星大学麦迪逊分校的科研团队,在《科学报告》杂志上撰文称,他们使用一种独特方法,研制出了处理速度最快的柔性硅基晶体管,能无线传输数据和能量,有望用在包括可穿戴电子设备和传感器等在内的诸多领域。速度达到新高的柔性晶体管,则为未来廉价高效的便携式电子器材打开了一扇门。这意味着,当用户日益频繁地更新他们的电子产品时,将以更低的价格享受到更快的处理速度。目前这一柔性硅晶体管的截止频率为创纪录的38吉赫兹(GHz),而模拟表明,其最高截止频率甚至能高达110吉赫兹(GHz)。在计算机领域,截止频率越高,晶体管的处理速度越快。

国内进展

吉大团队研制"可拉伸有机电致发光器件",两项性能指标世界领先

近日,吉林大学电子科学与工程学院孙洪波教授和冯晶教授团队研制出可拉伸有机电致发光器件(SOLED),效率和机械稳定性两项指标世界领先,相关研究成果于2016年5月17日发表在《自然》出版集团旗下的《自然通讯》杂志。孙洪波-冯晶团队提出基于可编程的激光加工技术实现超薄OLED结合有序褶皱的可控拉伸方案,研制的SOLED在70%拉伸度下,器件效率为70 cd/A,拉伸15000次后器件性能下降小于16%,是迄今为止SOLED效率和机械稳定性的最高纪录。SOLED的拉伸度可达到100%,并可贴附于手指关节。

南京大学制备出可拉伸晶硅纳米线,指明可穿戴电子应用新方向

南京大学电子科学与工程学院余林蔚教授课题组,通过与北京大学和巴黎综合理工大学的合作,首次发现了一种平面限制的自发Zigzag振荡晶硅纳米线生长模式,可在大面积低温硅基薄膜工艺所兼容的条件下(12%),这为进一步性能提高确定了方向。此研究结果为实现新一代高迁移率、高稳定性可拉伸纳米线器件指示了一条全新的形貌调控和制备策略,并有望将成熟的晶硅电子技术拓展到全新的柔性可拉伸电子领域,推动可穿戴电子应用的新思路和新方向。

集弹性,自修复和电活性于一身,新材料有望“培育”出智能化人工肌肉

南京大学化学化工学院副教授李承辉与美国斯坦福大学化学工程教授鲍哲楠合作,日前研发出一种弹性超强、可自修复且能通过电压控制动作的新材料,向研制智能化的人工肌肉迈出重要一步。相关研究成果发表在《自然—化学》期刊上。据报道,这种新材料可以由1英寸被拉伸到100英寸以上。它还具有很强的自修复能力。一般情况下,被破坏的聚合物需要通过溶剂修复或热修复来恢复特性,但是这种新材料可在室温甚至低温条件下进行自修复。研究人员发现,它在零下20摄氏度的条件下也能自行修复。

新型近红外柔性太阳能电池研制成功,高效利用太阳52%近红外光

日前中国科学技术大学熊宇杰教授课题组基于地球上含量最高且应用最为广泛的半导体硅材料,采用金属纳米结构的等离激元热电子注入机制,设计了一种可在近红外区域进行光电转换且具有力学柔性的光伏器件。该工作在线发表在国际重要化学期刊《德国应用化学》,并被选为该期刊的非常重要论文(very important papers)。该工作的创新点在于,研究人员基于课题组先前研究的半导体-金属界面上的热载流子注入效应,将具有近红外等离激元吸收带的银纳米片结构引入无机-有机异质结和肖特基型两种光伏器件中,分别取得了近红外光区光电转换性能提高。在近红外光照下,等离激元效应产生的热电子可以直接注入到硅半导体导带中,将该波段中的光电转换量子效率提高了59%。

中科院研制出高灵敏度高稳定性的人造仿生电子皮肤

最近,中国科学院半导体研究所超晶格国家重点实验室研究员沈国震课题组与中国人民解放军总医院教授姜凯合作,成功研制出一种基于石墨烯材料的新型柔性触觉传感器,实现了类似人体皮肤功能,可快速感知微小压力变化,从而构筑了具有高灵敏度和高稳定性的人造仿生电子皮肤。该器件具有极好的传感特性,其灵敏度能够达到15.6 kPa-1,响应时间在5 ms, 可循环工作10万次以上。即使对轻如一根羽毛、一粒大米等物体所带来的压力变化也具有很好的响应。

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  • 柔性电子
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文章评论(1)
爱因斯坦[北京航空航天大学]

对于科研工作者是好事,能发文章了,而且这个属于交叉学科

790天前 | 回复
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作者 梅西

本科生

北京工业大学

活跃作者
  • 爱因斯坦 科研工作者 北京航空航天大学 博士
  • 梅西 本科生 北京工业大学 本科
  • 金陵 本科生 北京大学 本科


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