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     

硅纳米晶及纳米结构在微电子设计中的应用

在纳米尺度，半导体器件将会呈现出不同于宏观尺度的光学、电学性能，充分利用这些性能可以制备很多具有特殊用途的器件。本书分别介绍了硅纳米晶及其纳米结构在光电器件、电子器件及功能器件等三方面的应用。     

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.     

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.     

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.     

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.     

棉秆基活性碳材料在柔性微型超级电容器中的应用

生物质碳材料具有高比表面积、轻质、可再生、价格低廉等优势,是一种很有前景的超级电容器的电极材料,随着电子器件的微型化,对储能器件的柔性也提出了一定的要求。为了满足人们对柔性电子器件日益增长的需求,解决储能器件小型化、柔性化等问题,本文利用氢氧化钾活化法,经过高温刻蚀棉花秸秆制备出具有多孔结构的碳材料,并将该材料制备成电极组装成微型超级电容器(MSCs),测试其电学性能。结果表明:当电流密度为0. 33 mA/cm时,比容量为32 mF/cm;弯曲直径在20 mm时,弯折2000次后仍有85%的电容保有量。本文以棉花秸秆为原材料制备MSCs的方法简单,且器件具有优异的电化学和机械性能,在未来柔性、小型电子器件领域具有广泛的应用前景。     

密封式可穿戴摩擦电传感器件的制备与性能优化

以尼龙织物为基底材料和正摩擦材料,聚氨酯(PU)为负摩擦材料,聚二甲基硅氧烷(PDMS)为密封材料,导电银浆为电极层,在负摩擦层和电极层之间添加聚酰亚胺(PI)薄膜作为增强层,设计并制备一种基于摩擦纳米发电机(TENG)的气囊式可穿戴摩擦电传感器.利用扫描电子显微镜和电子示波器对该柔性器件的微观结构与输出性能进行表征,...     

化学法制备纳米微晶纤维素的研究进展

纳米微晶纤维素是一种制备原料来源广泛、成本低、在功能材料等领域有广泛应用前景的可再生新兴纤维素功能材料。然而纳米微晶纤维素的制备存在得率低、水耗大、对设备要求严格等缺点,限制了纳米微晶纤维素的大规模生产;因此寻找纳米微晶纤维素的绿色、高效制备方法显得尤为重要。笔者从原料和化学制备方法上综述了制备纳米微晶纤维素的研究进展,并对纳米微晶纤维素制备及纳米微晶纤维素基功能材料的进一步发展应用进行了展望。     

薄膜科学研究进展

薄膜科学在物理学与材料学科中已形成了一门分支学科。特别是半个世纪以来，电子学的发展需要新器件和新材料的突破，薄膜科学就是开发新材料和新器件非常重要的领域。电子器件的尺寸越来越小，40年代的真空管器件是几十厘米大小，60年代的器件是毫米大小，80年代的超大规模集成电路中的器件是微米大小，到2000年分子电子器件将是纳米量级的。这就要求研究亚微米和纳米的薄膜制备技术，并利用亚微米和纳米结构的薄膜制备各种新型功能器件。所有固体材料都能制成薄膜型材料，而薄膜是二维的，现在工业上所用的薄膜都是极薄的，从几十纳米到微…     

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。     

金属硅化物在电阻薄膜材料中的应用

研究了金属硅化物在电阻薄膜材料中的应用．用真空感应熔炼精密浇铸方法制备含铬和镍的硅化物，作为溅射沉积电阻薄膜的溅射阴极靶材．发现随着硅含量的增加，溅射得到的薄膜电阻值变大，Ｓｉ含量在５０％（质量分数）以上时，溅射阴极靶材的组成由ＣｒＳｉ２，ＮｉＳｉ两相变成Ｓｉ，ＣｒＳｉ２和ＮｉＳｉ２三相．所研制的三种型号的溅射阴极靶材适用于不同电阻值范围的电阻薄膜的溅射沉积，可在金属膜和金属氧化膜电阻器上应用．     

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。     

胶合木结构的发展、应用及展望

回顾了木结构发展的历史,阐述了当今社会所面临的巨大环保压力及对绿色建筑、绿色施工技术的迫切需求。木材是一种可再生资源,而胶合木结构由于具有绿色高性能特点而得到广泛应用。胶合木结构的应用领域涵盖大型公共建筑及桥梁领域,其不仅在发达国家是一种常见的结构形式,近年来在中国也相继出现了一些大型工程实例;同时,国内的设计和加工水平也在快速提高。最后,指出了胶合木结构在中国广阔的应用前景。     

绿色离子液体介质中有序分子聚集体构建

 离子液体具有很多物理、化学特性且环境友好,被广泛应用于化学、化工、材料、生物、环境等领域。评述了非质子化离子液体、质子化离子液体等作为绿色介质在构建胶束、溶致液晶、囊泡、微乳液和乳状液等有序分子聚集体方面的研究进展。简述了两亲分子和有序分子聚集体的基本概念、分类及发展,对各种离子型表面活性剂、非离子型表面活性剂及聚合物类表面活性剂在非质子化离子液体、质子化离子液体及水溶液中自组装有序分子聚集体的类型、结构、影响因素、驱动力、机制等进行对比分析,并对其应用领域和研究趋势进行展望。     

Self-Assembled Conjugated Polymer Nanometer Scale Devices

1 Introduction Nanometer scale devices, as the next generation devices of electronics, have got a worldwide attention and rapid development recently. Simultaneously, conjugated polymers have been applied in organic electronics successfully because of their outstanding electronic-photonic properties. However, as far as we know few reports have dealt with the fabrication of nanometer scale devices by using conjugated polymers, although the combination of nanometer scale devices and polymers will…     

增材制造:印刷电子和3D打印技术

 增材制造作为智能制造的一部分已经被科研及工业界广泛关注。印刷电子和3D打印是两个典型的增材制造技术案例。在锁定增材制造的前提下,本文着重介绍了这两项技术的工艺发展历史和现状;通过对电子和光电器件的可印刷结构和性能的综述,引申出对增材制造工艺和功能性材料进一步优化的实际需求。这一生产工艺和材料系统的同时优化和创新将最大限度地发挥增材制造优势,从而促进应用市场的开发,加速中国制造2025的进程。     

高效能半导体器件进展与展望

随着数字时代的不断发展,中国"3060碳战略"目标的确立,绿色低碳成为我国各行业发展主要导向,其中,高效能半导体器件发展应用成为推动汽车电子、电子信息、大数据中心等领域节能降耗的重要趋势.从硅、锗为代表的传统半导体材料到现在以氮化镓、碳化硅为代表的第三代半导体材料,再到以金刚石、氧化镓为代表的超宽禁带半导体材料,支撑半导体器件的性能不断提升,促进射频通信、高功率器件、照明器件等方面革新发展.主要介绍了宽禁带半导体和超宽禁带半导体的研究进展,分析了高效能半导体在射频通讯、汽车电子、航空航天、新型显示等新兴领域的应用前景,总结了目前超宽禁带半导体发展主要面临的难点问题,结合当前相关的研究成果,展望高效能半导体科研、技术及产业的发展趋势,对于我国半导体科技与产业发展都具有重要的指导意义.