面向柔性电子的形状记忆聚合物

与传统电子器件的刚性相比,柔性电子器件可弯曲、可延展,在诸如可穿戴设备等应用中显示出不可比拟的优势.现有柔性电子器件通常基于宏观平面设计,限制了其发展.形状记忆聚合物作为一类智能材料,具有形状可控、模量可调等特点,在电子器件方面受到了越来越广泛的关注.将形状记忆聚合物引入柔性电子器件,不仅可以更好地调节柔性电子器件的物理性能,还能使器件具有复杂的宏观三维立体结构,从而显示出更强大的功能.此外,形状记忆聚合物在柔性器件的制备上可以起到独特的作用.本文综述了形状记忆聚合物作为柔性电子基体材料和转印图章的发展过程及研究进展,并对该领域的未来发展方向进行展望.     

厦门柔性电子产业现状与发展建议

柔性电子(Flexible Electronics)是将有机/无机材料电子器件制作在柔性/可延性基板上的新兴电子技术.柔性电子可实现电子器件弯曲、折叠、延展,扩展了电子器件对产品尺寸、空间的不同要求的适应性,实现电子设备微小化、精细化,触发了电子设备新形态的产生.同时,柔性电子轻量化的特点对有重量要求的电子产品提供了新...     

可延展柔性光子/电子集成器件及转印技术

基于无机半导体材料的光子/电子集成器件,是现代信息系统的重要组成部分和基础支撑.人与信息的交互融合是信息技术的主要发展方向,这种新的信息交互手段对电子集成器件提出了可延展柔性化的需求,以实现物理世界、信息数据和人类社会资源的综合利用.可延展柔性化的集成器件,可突破传统刚性无机集成器件不可变形、无法与人体曲面环境集成的瓶颈,极大拓展了传统半导体器件的物理形态及应用范围,也必将在健康医疗、脑机融合、物联网等领域产生巨大影响.本文对可延展柔性光子/电子集成器件的基本原理和设计方法进行了详细介绍,并以大脑、心脏和皮肤可集成的可延展柔性无机电子集成器件为例展示了其在生物医疗方面的应用价值,然后介绍了可延展柔性光子/电子集成器件的转印制备技术,最后展望了其未来发展方向.     

可延展柔性光子/电子集成器件专辑·编者按

正可延展柔性光子/电子器件改变了传统器件的刚性物理形态,极大拓展了光子/电子器件的发展模式与应用空间,已成为信息器件发展的重要方向之一.本专辑中,作者们紧密围绕可延展柔性光子/电子器件,从力学、物理、材料、化学、信息等不同领域,以多学科深度交叉驱动发展的视角,深入研究了可延展柔性器件的物理原理、新型材料、设计理论及制备方法等,并对该领域的发展趋势进行了展望.形状记忆聚合物作为一类智能材料,具有形状可控、模量可调等特点,在柔性电子器件领域受到越来越广     

功能高分子材料在柔性电子领域研究进展

柔性电子是基于柔性有机/无机功能材料、柔性/可延展基底并结合相应加工工艺得到的新型电子器件.与传统电子器件刚且硬的缺陷相比,柔性电子优秀的力学性能(柔性化和可拉伸等)使其更加适用于可穿戴电子、人机交互、软体机器人等尖端电子领域.自柔性电子起始阶段,高分子材料就被视为实现柔性电子技术走向应用的关键材料,例如柔性高分子基底材料、高分子界面改性材料、柔性高分子功能材料等.借助于高分子材料的优秀性能,半导体技术突破了传统材料的限制,实现了电子器件的柔性化,而且极大地拓展了柔性电子在生物医学、柔性显示屏、能量存储与转换器件以及人机交互等领域的应用.然而随着柔性电子技术的不断发展,现有的技术水平已经不能满足应用领域的苛刻需求,亟需在功能材料研究上获得突破.目前,研发用于柔性电子的新型功能高分子材料被视为解决这一问题的突破点之一.因此,本文基于本课题组的相关工作,综述了近期功能高分子材料在柔性电子领域的相关研究进展,基于柔性电子器件的组成角度以及加工工艺角度,从柔性电子中的三种关键材料(柔性基底材料、界面改性材料、柔性功能材料)出发,分析功能高分子材料在柔性电子领域的研究现状以及发展前景.     

机器人柔弹性仿生电子皮肤研究进展

仿生电子皮肤触觉传感器是实现机器人智能化发展的先决条件,机器人等复杂的三维载体表面或活动关节部位接触压力感知的可延展的柔弹性电子皮肤高柔性、高弹性和灵活可调等适形性要求高且具有广阔的应用前景。由于常用的无机半导体材料和金属材料及其化合物断裂极限应变较低,难以满足可延展的柔弹性电子皮肤的要求,因此,具有可延展性的二维纳米膜、纳米带或一维纳米线等电极或互联导体得到广泛应用;基于力学屈曲的薄膜-基板结构和纳米级导电元件的结构设计可有效改善无机材料的受力情况,明显提高材料整体的可拉伸性;采用纳米制造等新型技术制备的新型材料和结构一体化使得可延展的柔性电子皮肤的柔弹性显著提高。高柔弹性仿生电子皮肤触觉传感器可提高机器人的环境适应性,有利于机器人与人类之间建立起一种新型的人机共融模式。     

基于银纳米线柔性可延展电路的印刷制备

柔性可延展电子器件因其能够适应非平面的工作环境,将突破现在电子器件的应用范围,促进信息与人的融合,在智能穿戴电子、柔性显示、生物医疗等领域具有广阔的应用前景.本文通过印刷的方法实现银纳米线(Ag NWs)/聚二甲基硅氧烷(PDMS)柔性可延展电路的制备,研究了不同尺寸Ag NWs印刷构成的导电网络对柔性电路拉伸表面微结构的影响,并且进一步探讨了表面微结构与柔性导线拉伸电学性质的关系,尤其详细讨论了表面褶皱状结构的出现对柔性导线拉伸电阻的影响,并给出了具体的解释和讨论.最后展示了LED集成的柔性发光电路,并且实现了一定的可延展特性.本研究对于柔性可延展电路的制备提供了一条新的思路,具有重要意义.     

数字打印柔性电子器件的研究进展

针对目前在柔性材料基底上打印器件和电路需求急剧增加的状况,本文较系统地总结了基于柔性基底数字打印技术的应用和研究进展,包括柔性基底上打印材料、柔性基底材料、数字打印技术以及数字打印在柔性电子器件上的应用等方面.本文全面阐述了传统技术的局限性和数字打印柔性电子的优势,分析了打印柔性电子的各方面关键技术和应用情况,综述了打印电子的材料和几种直写数字打印技术方式在二维和三维电子打印中的应用,列举了一些突出的应用实例,文末提出了对柔性电子技术发展的一点见解.     

基于外延剥离技术的薄膜LEDs的电流扩展和热效应研究

随着外延剥离技术和转印技术的发展,柔性无机半导体集成器件引起人们的广泛关注.柔性无机发光二级管(LED)的研制是高精度转印技术和应用于生物传感的柔性混合集成技术的迫切需求.薄膜发光二级管(TF-LEDs)的电流扩展和热管理是研制TF-LEDs性能的关键.该文采用光刻胶微支撑结构,制备了两种结构的TF-LEDs,并将其转印到柔性衬底聚二甲基硅氧烷(PDMS)上,测试TF-LEDs的电学特性.采用二维有限元模拟仿真,综合考虑复合机制、晶格温度等对LEDs电学特性的影响,分析了条形电极结构TF-LEDs和环形电极结构TF-LEDs的电流扩展问题,说明环形电极结构TF-LEDs电流分布均匀性好,自发热效应较小;在柔性衬底上,可以在相对较大的功率下连续工作而不会因为温度过高而造成器件损坏.     

应变调控柔性电子器件磁电性质的研究进展

柔性电子器件具有独特的形状可塑性,因而引起了人们极大的研究热情.柔性电子器件在未来或将成为下一代电子器件的重要分支,在电子显示、二极管、生物医疗器件、太阳能电池等领域有着广阔的发展前景.近些年,许多研究人员将柔性技术与自旋电子学相结合,开始探索应变对于生长在柔性衬底上的磁电异质结磁电性质的影响,通过改变柔性衬底的曲率等手段调控器件的磁电效应.相关基础研究为磁存储器、磁传感器、非易失性阻变存储器等电子器件的研究开辟了新思路.     

广东印刷显示技术及关键材料发展情况研究

印刷显示技术是将电子材料配制成电子墨水,以印刷加工的方式制备电子器件与系统.它以有机发光二级管(OLED)/量子点发光二级管(QLED)显示材料、喷墨打印设备以及相关器件工艺的创新和发展为前提.相较于真空蒸镀技术,喷墨打印技术可在大气环境下制作有机发光器件,避免使用昂贵的高真空设备,材料利用率高于90％,适合柔性大尺寸...     

蛋白基柔性材料的介观重构及其光电子器件

自然界中的蛋白质材料具有天然丰度、多种化学成分、可调控的性能、优异的生物相容及可降解性能等特点,为柔性光电子器件的发展提供了新的机遇.然而,蛋白质化学稳定性差、机械柔性不可控等缺点使得传统加工技术难以应用在其表面,严重制约了其在柔性电子领域的应用.本文首先以丝蛋白和角蛋白为例介绍了天然蛋白材料的介观重构以及加工技术,阐述了天然蛋白质材料的多级网络结构与其物理性能的关系.在此基础上,侧重介绍它们在柔性传感、发光、晶体管及存储等器件中的应用,最后展望了蛋白基柔性材料在光电子器件发展中所面临的挑战以及发展机遇.     

硅胶基衬底表面高分辨复杂可延展电路的印刷制备

 柔性可延展电子因其能够适应非平面工作环境,将突破现有电子器件的应用范围,促进信息与人的融合,在智能穿戴电子、柔性显示、生物医疗等领域具有广阔的应用前景。本文提出利用印刷结合真空抽滤方法实现硅胶基衬底表面高分辨复杂可延展电路的制备;研究了丝网印刷工艺实现微孔滤膜表面银纳米线（Ag NWs）图形化沉积的分辨率;讨论了Ag NWs线长、抽滤真空度等因素对沉积分辨率的影响,实现了Ag NWs图形化50 μm线径分辨率及间隔分辨率。本文还研究了硅胶基衬底表面微电极的电阻均一性及拉伸电阻稳定性,并结合电极表面微结构的变化详细讨论了屈曲褶皱结构的出现对微电极拉伸电阻的影响,实现了100 μm线宽微电极100%拉伸幅度下电阻增加仅为初始值的40%。最后,通过集成LED芯片演示了面料基底表面柔性可延展发光电路。本研究对于柔性可延展电路的制备提供了新的思路。     

基于边缘剪切转移技术制备硅基柔性光波导

无机柔性光电子技术由于具有柔性、便携、大面积等优点而受到科研人员的广泛关注,并取得了长足的进展.制备无机柔性光电子器件的技术关键是将传统刚性衬底上的纳米"构筑单元"(Building Blocks)以一种可控的、精确的、具有超高对准度的方式集成在柔性基底上.本文针对"转印"(Transfer Printing)技术中纳米"构筑单元"向柔性衬底集成时的可控转移及确定性组装(Deterministic Assembly)等难题,提出了边缘剪切转移技术,实现了柔性硅纳米带阵列在柔性基底上的制备及确定性组装.结合悬臂梁模型及有限元模拟,得出悬空硅纳米带内部在边缘剪切转移过程中所产生的应力与其厚度、宽度之间的函数关系.此外,本文还研究了不同方向硅条带在边缘剪切转移的过程中所制备硅纳米带的边缘形貌,并优化初始硅条带的方向,得到边缘平整的硅纳米带.最终,利用该技术制备出柔性衬底上的硅基光波导.     

瞬态电子器件研究最新进展

瞬态电子器件是指当所制备的电子功能器件在完成指定功能后,其物理形态和功能可以在外界刺激触发下立即发生部分消失或者完全消失的一种新兴电子器件.传统意义上的电子器件通常非常稳定,甚至需要在极端环境下能够正常工作,但正是这种稳定性使得当前淘汰或者损毁的电子器件成为污染环境的主要源头之一.相反,具有可降解功能并能够在外界特定刺激作用下发生即时降解的瞬态电子概念的提出很好地解决了这个难题.同时,瞬态电子具有可以补充传统集成电路的能力,并将应用领域扩展至植入式可降解医疗电子器件、安全电子器件、可消失环境传感器和零废物消费电子器件中.本文综述了近几年瞬态电子器件的兴起和发展,阐述了以瞬态技术为基础的各类电子器件的潜在应用.     

无机钙钛矿材料力学及电子输运性质调控研究

应用第一性原理并结合玻尔兹曼输运理论系统研究了无机钙钛矿CsBX3(B=Ge,Sn,Pb;X=C1,Br,I)热电材料的力学性质和电子输运性质.结果 表明:通过改变X位卤族元素及B位金属元素原子种类,可较好调控无机钙钛矿材料的力学及电子输运性质;随着X位卤族元素原子半径的逐渐减小,无机钙钛矿材料力学性质参数(体积模量、...     

可延展柔性电子器件力学研讨

<正>2016年3月16~18日,由国际理论与应用力学联合会(International Union of Theoretical and Applied Mechanics,IUTAM)主办、浙江大学承办的国际理论与应用力学联合会关于可延展柔性电子器件力学专题研讨会(IUTAM Symposium on Mechanics of Stretchable Electronics)在杭州举办。国际理论与应用力学联合会专题研讨会(IUTAM Symposium)是由力学研究最高国际学术组     

AgNWs/MXene增强的柔性多孔压阻传感器的制备与性能研究

随着物联网、人工智能等技术的兴起,柔性压阻传感器在人工触觉、健康监测、仿生电子皮肤等领域具有广阔的应用前景.目前柔性压阻传感器的灵敏度和稳定性与实际应用还存在一定的差距.本文中以AgNWs和MXene为导电材料,以具有良好生物兼容性的明胶为聚合物基体,采用冷冻干燥法制备一种多孔蜂窝状的AgNWs-MXene/明胶压阻传感器.测试结果表明所制备的柔性压阻传感器在0～14 kPa压强范围内具有3个线性响应区,在4～9 kPa压强范围内灵敏度最高,为116 kPa^-1.该传感器的响应时间最快可达1.79 s,且对人体脉搏跳动及肢体的运动状态具有良好的压阻敏感特性,表明实验所制备的柔性压阻传感器在柔性可穿戴电子器件领域具有良好的应用前景.     

超电锂电用柔性电极材料制备方法研究进展

随着可穿戴电子器件的发展,开发具有柔性结构的电极受到储能领域研究人员的高度重视.研究认为,具有高韧性的柔性复合电极在小型可穿戴电子器件储能设备中有广阔的发展前景,尤其是在商用小型锂离子电池和超级电容器领域,柔性电极更应具有柔韧性和稳定性优势.基于此,笔者从柔性电极的构建出发,综述了最近柔性电极制备方法的研究进展,并展望了柔性电极的未来发展趋势.     

2017年瞬态电子技术热点回眸

 瞬态电子器件全部由可降解材料组成,当器件完成指定功能或废弃之后,可在外界的刺激下短时间内部分消失或全部降解。通过先进的加工工艺和功能优异的特种材料,瞬态电子器件的性能可与传统电子器件相媲美,并对传统器件功能形成补充,将应用范围扩展到环保、可降解医疗设备以及电子安全器件等前沿领域。本文从瞬态可降解材料、降解方式、加工工艺、功能瞬态器件等方面介绍2017年瞬态电子技术的主要研究进展,并对瞬态电子领域的未来发展作一展望。