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李潤偉 中國科學院寧波材料技術與工程研究所

黃永安 華中科技大學

單光存 北京航空航天大學

一、國內(nèi)外發(fā)展態(tài)勢

近些年，柔性電子技術在信息、能源、醫(yī)療、制造等領域應用的重要性日益凸顯，已成為世界各國競相發(fā)展的前沿技術領域。目前，美國、歐盟、英國、日本等發(fā)達國家和聯(lián)盟都相繼制定了柔性電子發(fā)展戰(zhàn)略，并投入了大量的科研經(jīng)費，如美國國防部成立了柔性混合電子學制造創(chuàng)新中心（FHEMII）、日本成立了先進印刷電子技術研發(fā)聯(lián)盟、歐盟啟動了第七框架計劃Flexible Electronics項目群等。此外，康奈爾大學、普林斯頓大學、哈佛大學、西北大學、劍橋大學等國際著名大學也先后建立柔性電子技術研究機構(gòu)，對柔性電子的材料、工藝集成、器件開發(fā)與應用進行大量研究。

在柔性材料方面，美國斯坦福大學的鮑哲南教授深入研究了彈性導電材料PEDOT:PSS的結(jié)構(gòu)改性，制備出高導電性、高彈性、耐形變的導電材料，可用于電子器件的信號獲取與傳輸。

在工藝集成方面，日本東京大學的Takao Someya團隊使用靜電紡絲技術制備納米纖維膜，該復合材料具有良好的柔彈性及環(huán)境適應性，適用于探測壓力、應變、皮膚阻抗等。

在柔性器件開發(fā)應用方面，美國西北大學的John A. Rogers團隊在集成化多功能柔性傳感器領域同樣有著豐富經(jīng)驗，開發(fā)的可貼敷電子皮膚能實時監(jiān)測嬰兒的呼吸、溫度、心跳等生理信號，并能將數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)酵獠吭O備。

與電子產(chǎn)業(yè)的其他領域不同，我國柔性電子的基礎研究與國際水平基本同步，有望實現(xiàn)“彎道超車”，成為全球柔性電子技術領域的重要引領者。

在柔性材料方面，中國科學院寧波材料技術與工程研究所的李潤偉團隊對液態(tài)金屬基關鍵彈性功能材料的研究取得豐碩成果，實現(xiàn)了數(shù)十萬次應變循環(huán)；北京航空航天大學單光存團隊提出了一種利用叉指電極制備基于MXene/PVP的高性能電容式柔性壓力傳感器的新方法，該方法使得傳感器具有高靈敏度、低檢測限和寬傳輸范圍。

在工藝集成方面，黃永安教授團隊在氣動載荷柔性傳感技術方面做了許多開創(chuàng)性工作，開發(fā)了飛行器柔性電子智能蒙皮，可以將大規(guī)模、超薄的多功能柔性傳感器集成到飛行器表面。

在柔性器件開發(fā)應用方面，中科院蘇州納米技術與納米仿生研究所張珽研究團隊已將柔性微納傳感器及微系統(tǒng)應用在下一代智能人形機器人、人機融合、柔性腦機接口上；中國科學院寧波材料技術與工程研究所的李潤偉研究團隊在面向可穿戴電子器件的彈性應變傳感器、彈性磁傳感器的研究成果頗豐，發(fā)展了柔彈性導線、彈性應變傳感器、數(shù)據(jù)手套及智能服裝等產(chǎn)品，并逐步實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化應用。

二、我們發(fā)展中存在的問題

1. 制造和集成技術不成熟：柔性電子器件的制造和集成技術尚需進一步研究和開發(fā)，需要新的材料和制造工藝來提升其性能。

2. 先進測試制備裝備依賴進口：柔性電子領域的關鍵材料和技術裝備大多依賴進口，導致產(chǎn)業(yè)鏈受制于國外技術和專利封鎖。

3. 產(chǎn)業(yè)人才短缺：高端創(chuàng)新人才和高技能職業(yè)人才的缺乏成為制約柔性電子技術可持續(xù)發(fā)展的重要瓶頸因素之一。

4. 傳統(tǒng)制造模式的瓶頸：傳統(tǒng)制造技術已無法滿足柔性電子快速發(fā)展的需求，成為遏制其進一步發(fā)展的瓶頸。

5. 成本高、產(chǎn)量低：柔性電子產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化制造面臨規(guī)模、成本和質(zhì)量方面的挑戰(zhàn)，尤其是在降低成本和確保產(chǎn)品質(zhì)量方面存在困難。

6. 接口不穩(wěn)定性問題：在柔性電子器件的組裝中，商用導電膠容易變形、斷裂，導致接口不穩(wěn)定，影響器件的拉伸性和信號質(zhì)量。

這些問題表明，盡管我國在柔性電子領域已取得一定成果，但仍需在材料研發(fā)、技術創(chuàng)新、人才培養(yǎng)等方面加大投入，以推動產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

三、意見及建議

首先在柔性材料方面，我國處于國際前沿，但柔性材料仍存在魯棒性、一致性、穩(wěn)定性差的難題。其關鍵科學問題在于如何匹配不同楊氏模量的材料，在產(chǎn)生形變及復雜應用環(huán)境下能夠保持長時間穩(wěn)定連接和穩(wěn)定工作的能力。

其次在工藝集成方面，我國已在此領域進行了多域傳感和融合感知，但如何高效地處理串擾，并實現(xiàn)數(shù)據(jù)解耦，成為該領域面臨的重要問題。

最后在器件開發(fā)應用方面，如何在復雜應用場景下實現(xiàn)快速、穩(wěn)定高靈敏度感知；如何在同一器件中實現(xiàn)多種感知功能集成；如何實現(xiàn)大面積、批量化、一致性制造，仍是未來亟待解決的問題。

此外，柔性電子學作為我國新的一級交叉學科，仍處于萌芽階段，建議注重前沿技術的支持力度，構(gòu)建智能感知器件及系統(tǒng)基礎研究人才梯隊，與此同時也要重視需求牽引，加大對應用項目的支持力度，以加速實現(xiàn)我國現(xiàn)有柔性電子領域科研成果的產(chǎn)業(yè)化落地。