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中国柔性电子技术应用现状及前景分析

2016-11-15
类别:业界动态
eye 479
文章创建人 拍明



    中国科学院院士、南京工业大学校长黄维近日在武汉理工大学“材料科学与信息科学交叉创新高端论坛”上表示,柔性电子技术除了整合电子电路、功能材料、微纳制造等领域技术外,同时横跨半导体、封装、检测、材料、化工、印刷电路、显示面板等产业,将带动万亿元规模的市场,协助传统产业提升产业附加值,为产业结构和人类生活带来革命性变化。


  柔性电子具有柔软、可变形、质轻、便携、可大面积应用等特性,并通过大量应用新材料和新工艺产生出大量新应用,包括RFID、柔性显示、OLED发光、传感器、柔性光伏、逻辑与存储、柔性电池。


  黄维介绍,柔性电子应用领域非常广泛,具体应用于健康医疗如人造器官、移动医疗、“人联网”工程;穿戴式智能设备用于航空宇航、深海探测等;军事国防上柔性电子技术可实现单兵通信、隐身的功能,提高战场作战的机动性和隐蔽性。

  柔性电子具有广阔市场,市场规模迅速扩张,可成为国家支柱产业。


  据权威机构预测,柔性电子产业2018年为469.4亿美元,2028年为3010亿美元,2011年到2028年年复合增长率近30%,处于长期高速增长态势。


  黄维介绍,美日韩等国已战略布局柔性电子项目,如美国利用石墨烯传感器探索大脑神经活动、滚动资助可打印的空间飞行器,日本成立先进印刷电子技术研发联盟,以印刷与薄膜技术主导印刷电子产业等。我国应抓住机遇,通过政府主导,形成柔性电子自主创新产业链,推动柔性电子技术与产业发展。


  纯有机的“夜明珠”、三维信息存储器件、待机1周以上的手机电池……南京工业大学瞄准柔性电子发展机遇,在基础研究和技术开发方面取得一批开创性研究成果。


     柔性电子产品有哪些?


    概念设计和科幻电影教会我们的一件事情是,我们将来或许离不开监测生物数据的电子纹身和能够卷起来放进口袋的平板电脑等柔性技术。但是问题在于,它们在哪里?

 

  事实上,打造一款真正意义上的柔性设备远比未来学家和电影制作者们想象中要难得多。虽然我们在CES等展会上看到过不少柔性技术的亮相,但是制造商通常倾向于展示某一个功能,比如可卷曲屏幕和可伸缩的电路。如果要将这些功能应用到现实生活中,并不是一件容易的事。

 

 

  目前,世界各地的实验室逐渐找到了克服可伸缩电路和可弯曲电池等柔性产品的主要障碍的方法。一旦这些障碍不再是障碍,未来的电子设备将更难被损坏,除了对环境做出更多的反应之外,它们还会改变人机交互的方式。

 

  就像出现弯曲问题的iPhone6和iPhone6Plus一样,现如今的许多设备都不具备灵活性,这是因为电子产品使用的是非常复杂的组建组合,其中的绝大多数都不能弯曲。举个例子,处理器仍然被蚀刻在硅晶片上,手机的锂离子电池弯曲则可能会导致一些糟糕的后果。

 

2016年已经到了 柔性电子产品有哪些?

 

  2012年,Wexler发布了第一款柔性电子阅读器,索尼也在2014年发布了搭载13英寸电子墨水屏的DigitalPaper阅读器。虽然电子阅读器似乎没有什么值得让人兴奋的地方,但是索尼DigitalPaper的售价仍然高达1588美元,这似乎暗示了可弯曲平板电脑的未来。

 

  两年来,我们一直在等待惊喜的出现,但是可弯曲平板并没能真正到来,因为没有人能够想到打造柔性芯片、内存和电池的方法。上述两款阅读器的组件只是被强行塞到柔性屏幕的后面。

 

2016年已经到了 柔性电子产品有哪些?

 

  而在智能手机领域,柔性屏幕目前也只是作为一个噱头存在,比如LGFlex2和三星GalaxyS6Edge。柔性屏幕并不等于柔性手机,目前,这两款手机除了能够更加贴合脸部、提供一个查看通知的曲面侧屏之外,并没有太多的灵活性。

 

  在更大尺寸的设备中,三星已经展示了一款105英寸的曲面电视机,但是因为缺乏灵活的关键部件的关系,它还是无法被称为真正的柔性设备。真正的柔性设备需要布线、电池和处理器等部件都是柔性的,所有的弯曲幅度都是一致的,否则很容易出现零部件散落的情况。

 

  从目前的情况来看,可卷曲的平板还没办法实现,因为我们可能会在卷曲的过程中损坏设备内部的零部件。在可伸缩电路真正到来之前,我们可能只能继续在科幻电影的情节里看到那样的设备。


    日本厂商能否在柔性电子领域胜出?


    最近,液晶电视及太阳能电池等一些日本曾拥有高份额的产品,其主导权逐渐被韩国、中国大陆及台湾所夺走。不仅如此,在获取市场份额之前的产品化方面,日本厂商的行动也较为迟缓,其代表就是大型有机EL电视。


  难道说日本已经没有具有竞争力的技术及产品了吗?面对这一质疑,如果能够立即自信地说:“绝对有。它就是……”就好了,但是暂不说部件及材料,单就最终产品而言,日本企业真是很难有能回答得这么干脆的产品。


  要说日本还有可能取胜的领域,也许就只有柔性电子了。在该领域,一场激烈的开发竞争已经打响。具体的产品领域包括:柔性显示器、柔性电子纸、柔性有机EL照明面板、柔性太阳能电池、含RFID标签的多种柔性电子电路、 像皮肤一样的传感器薄膜、组合利用柔性器件的柔性充电电池


  如果这些产品得以实现,便有望开创以往“硬质”产品所没有的新市场及新应用。比如,像以前提出的那样,在学校及办公室使用的、能卷到天花板上的投影仪屏幕之类的显示器;设置在窗户上,白天作为窗户或者百叶窗,而晚上是(窗户大小的)电视的有趣应用。


  在日本,有不少研究人员及厂商很早就瞄准了这些产品的开发。引领有机EL照明技术开发的日本山形大学教授城户淳二就是其中之一。城户最近常说:“显示器继大型化之后的下一个潮流就是柔性有机EL显示器。单就柔性电子领域而言,日本厂商绝不会输”。其实在柔性电子领域,从2000年代前半期起日本企业就有多个令人吃惊的试制品发表。但遗憾的是,要说在实用化竞争方面日本拥有绝对优势的话,似乎并非如此。


  心理障碍导致停滞


  日本即使造出了试制器,产品也迟迟不见。随着时间的流失,海外研究人员及厂商在技术上逐渐追赶上来的新闻在不断增加。终于,在柔性电子纸面板的量产方面,韩国LG显示器超过了日本。


  在新技术的开发上领先,但却在产品化方面败北,这种情况过去就在日本厂商中屡见不鲜。至于其原因,目前有多种看法。其中最让人担忧的是,最近的研究人员指出,“日本半导体技术人员中普遍存在看不起柔性电子技术的倾向”。起初好象是因为柔性电子电路被视为廉价技术,才特意以硬质基板展开研究的。在技术人员本该竞相从硬质基板向柔性基板转变的大趋势下,如果日本技术人员总是向后看的话,日本厂商在与海外厂商的竞争中恐怕难以取胜。


  所幸的是,从部件及其材料水平看,以材料为强项的日本厂商尚且占有技术上的优势。透明导电薄膜就是其中之一。不过,即便是在这一领域,也遭到了海外厂商的猛追,比如韩国三星电子旗下公司的石墨烯薄膜已接近量产水平等等。所以,日本厂商再也不能掉以轻心了。



责任编辑:Davia

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标签: 柔性电子技术

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