打造全生態柔性電子產業鏈 領跑柔性電子技術創新發展2019第二屆柔性電子國際學術大會在杭州舉行

◎ 本刊記者 周 燁

7 月13 日-14 日，柔性電子技術協同創新中心、清華大學柔性電子技術研究中心、杭州錢塘新區聯合主辦的第二屆柔性電子國際學術大會（ICFE2019）在杭州舉行。John A. Rogers 院士，Paul Burn 院士，Oliver G. Schmidt 院士，杭州市副市長、錢塘新區黨工委書記柯吉欣，杭州市錢塘新區黨工委副書記、管理委員會主任何美華，浙江省科技廳副廳長章一文，杭州市科技局局長邵立春，錢塘新區管理委員會副主任王永芳、清華大學教授馮雪等出席開幕式。

大會開幕式上，柔性電子技術協同創新中心和清華大學柔性電子技術研究中心共同發起的Flex.net 學術聯盟宣布成立。Flex.net 學術聯盟整合了各方優勢資源和創新力量，通過共建、共享、共用，構建柔性電子技術產學研生態系統。柔性電子技術協同創新中心將聯動學術、產業、政府、獨立實驗室、其他非營利機構全方位資源，以基礎科研和重大需求為驅動，堅持創新模式，大力推進柔性電子技術從實驗室走向產業化。

本次大會為期兩天，聚集了來自中國、美國、韓國、新加坡、澳大利亞、比利時、瑞典等多個國家及地區的柔性電子領域專家和學者600 余人，共23 場專題學術報告。會議就柔性電子前沿領域進行了交流和總結，并探討該領域未來的發展方向，積極推動了柔性電子的跨學科、跨地域互動和對話，推進合作，深化交流。

與會嘉賓中不乏具有全球影響力的專家，其中，美國科學院、美國工程院、美國藝術與科學院三院院士John A. Rogers 教授，東京大學電氣與電子工程系教授、普林斯頓大學的全球學者Takao Someya 教授，英國劍橋大學George Malliaras 教授分別作了題為“皮膚電子和微流體系統” “基于可延展納米網絡的可穿戴電子器件在體外表征上的應用” “基于有機電子的腦-機接口” 的報告。

圓桌會議上，John A. Rogers、Geor ge Malliaras、Paul Bur n、Oliver G.Schmidt、Takao Someya、Xiaodong Chen 等頂級專家學者及京東方技術專家圍繞“柔性電子技術的當前瓶頸及發展戰略” 展開了一場精彩的學術討論。

大會期間，柔性電子與智能技術全球研究中心研發團隊發布了兩款經減薄后厚度小于25 微米的柔性芯片——運放芯片和藍牙SoC 芯片，現場介紹并演示了由兩款柔性芯片組成的柔性微系統的功能。運放芯片能夠對模擬信號進行放大處理，藍牙SoC 芯片是集成了處理器和藍牙無線通信功能的一款芯片。柔性電子技術顛覆性改變了傳統剛性電路的物理形態，極大促進了人-機-物三元融合，是融合實體、數字和生物世界的變革性力量，將在集成電路、數字醫療、人工智能、智能制造、物聯網等領域產生巨大而深遠的影響。

為了又快又好地與人體進行信息溝通和信息互換，科研人員們開發了一系列柔性電子集成器件，用它們與人體組織直接貼附，實現對人體體征信息的實時監測和檢查。清華大學教授馮雪領銜的柔性電子技術研究團隊（國家重點研發計劃“973” 項目團隊）經過5 年攻關，提出了一系列新型可延展柔性光子/電子集成器件，揭示了電子器件與人體組織交互的科學原理，為未來遠程醫療、腦機結合、遠程互聯網提供了全新的科學視角和解決方案，相關成果發表在Science Advances、Advanced Materials 等國際權威雜志上。

同期舉行了以“柔性電子技術：改變人類未來” 為主題的科學家與媒體對話系列品牌活動—— “科學麻辣燙”（2019 年第二期）。活動特邀澳大利亞昆士蘭大學教授、澳大利亞科學院院士、澳大利亞ARC 榮譽院士Paul Burn，清華大學教授、國家973 項目首席科學家、清華大學柔性電子技術研究中心主任、柔性電子技術協同創新中心主任馮雪，南洋理工大學材料科學與工程學院教授陳曉東，共同探秘柔性電子技術。Paul Burn 教授將帶來題為《柔性電子技術全球發展現狀和趨勢》的主旨演講，介紹世界柔性電子技術的發展歷史，討論在柔性電子技術的基礎研究和產業化方面，有哪些迫切需要解決的關鍵挑戰和技術等；馮雪教授將帶來題為《柔性電子技術的應用和產業化》的主旨演講，介紹柔性電子技術在人體健康醫療和重大裝備方面的應用價值與發展現狀，以及柔性電子技術如何從高校研究成果轉化成商業產品等；陳曉東教授將帶來題為《柔性傳感》的主旨演講，介紹柔性傳感器的特點、分類、常用材料，柔性傳感研究的意義，和傳統電子傳感器的比較，以及柔性傳感器的應用場景等。三位專家還就柔性電子技術相關話題與媒體進行了對話。

“以柔化剛”助力萬物互聯

“人機交互” 是一個有魔力的詞語，它生動詮釋了從人類適應計算機到計算機不斷適應人類的發展過程。目前，科學家們正試圖以柔性電子器件為媒介，建立人與外界之間的信息傳輸系統。而柔性電子概念的提出，可追溯到對有機電子學的研究，大約起步于20 世紀80 年代，人們試圖用有機半導體替代硅等無機半導體，從而使有機電子器件具備柔性特點。

2006 年，科學界首次提出了可延展無機柔性電子的概念，并實現在脆性硅薄膜不改變其電子學性能的情況下具有柔性和延展性。隨后又衍生出一些優化的結構設計，使得電子器件的機械性能更加優良，可以承受拉伸、扭轉、彎曲等復雜變形。

針對目前市場上種類繁多的折疊屏手機產品，清華大學材料學院副院長沈洋認為，屏幕對折主要得益于顯示材料的柔性化。但折疊屏手機還不夠“柔”，因為每部手機中都有幾百個關鍵電子元器件，這些器件依然是硬質的。“未來，如果這些電子元器件的柔性化程度足夠高，手機不僅能對折，還能卷曲甚至完全折疊。”

“以柔化剛” 打造電子器件應用新形態。“柔性電子技術可以改變傳統信息器件、系統的剛性物理形態，實現信息獲取、處理、傳輸、顯示以及能源的柔性化。” 清華大學柔性電子技術研究中心主任馮雪表示，柔性電子將推動信息與人、物體、環境的高效共融，有助于構建“萬物皆互聯” 的新時代。

馮雪表示，柔性電子技術已在生物醫療領域開展了非常重要的應用，包括無創血糖測量、光電血氧傳感器、坐骨神經電信號采集、類皮膚柔性變形傳感器、碳納米纖維泡沫柔性壓力傳感器、類皮膚柔性壓力傳感器等系列柔性醫療電子產品等等。

電子“創可貼”不是夢

科幻電影里，時常出現給人體植入芯片，從而達到操控人體行為的橋段。而如果將芯片像創可貼一樣貼在皮膚上，不對人體造成傷害，你會接受嗎？柔性電子技術的發展將這一大膽想法照進現實——沒有傷口，就能應用于醫療感知并獲取大量身體信號和數據。

“比如對糖尿病人來說，血糖監測是治療中的一個重要環節，但傳統方法是扎手指，每天都要扎好幾次。而我們可以利用柔性電子技術，只要貼在皮膚表面就能驅動血管之間的葡萄糖流動并開展監測。” 馮雪說。

馮雪介紹，清華大學柔性電子技術團隊已設計和大規模制備出價格低廉、且能夠監測人體體溫和心電信息的柔性電子器件。它形似創可貼的膠片里鑲嵌可彎曲的監測芯片，貼附在人體表面，可將生理指標無線上傳至手機應用或云端，讓使用者快捷方便了解身體信息，并可以反復使用，目前已通過國家藥監局和歐盟CE 認證。諸如此類的柔性電子集成器件，融合了有機半導體和無機半導體技術的發展，使無機半導體器件具有可拉伸、可彎曲等變形特點，同時兼備傳統無機集成器件和電路的高性能、高可靠性。“通過集成探測溫度、應變、加速度等傳感元件在柔性電子器件上，就好比‘人體聯網’，可實現對體征信息的獲取；未來，還需要突破可靠的制備工藝、動態耐受性等技術挑戰。”新加坡南洋理工大學材料科學與工程學院教授陳曉東說。

“這種新型電子器件的剛度比人體組織要小很多，因此貼附到人體組織上后，不會造成人體的不適感。”北京航空航天大學固體力學研究所副教授李宇航指出，可延展性能正是柔性電子獨到的力學特性，由于人體器官組織的表面形貌異常復雜，如果器件不具有可延展性，是無法貼附在柔軟組織上的，而這一點傳統導線并不具備。

據聯合國統計，到本世紀中期，中國將有近5 億人口超過60 歲。對于人體健康的關切，成為未來社會需求的重要方向。特別是針對老年人慢性疾病和嬰幼兒體征的實時監測，成為這種新型醫療器件的重要應用方向。

測量血壓、血糖的“創可貼”，檢測生理指標的衣服、可以監測尿液的紙尿褲、人工肌肉……這些智能化可穿戴設備的制造都將通過柔性電子技術實現。人們還可以通過遠程醫療的方式開展身體健康監測，降低醫療成本，普惠大眾。

“采用柔性芯片技術可以設計出更加輕薄柔軟的電子感知系統，它們能夠與機器人或人體更好貼合，對環境的感知也將變得更加靈敏。” 柔性電子與智能技術全球研究中心柔性芯片技術研發團隊負責人王波表示，柔性芯片將持續對人工智能和醫療等領域產生深遠影響。

集聚多學科智慧協力攻堅

如今，柔性電子技術已成為世界范圍內電子技術領域的研究熱點。“澳大利亞的柔性電子技術研究主要集中在太陽能電池領域，利用柔性電子技術實現印刷，并打印成太陽能電池等產品。” 澳大利亞昆士蘭大學教授、澳大利亞科學院院士保羅·伯恩認為，柔性電子技術的發展需要不同學科的人相互學習，求同存異，以促進更多合作、促成更多創新及研究成果。

本屆大會上，柔性電子與智能技術全球研究中心研發團隊還發布了兩款可任意卷曲彎折的超薄柔性芯片。兩款芯片厚度均小于25 微米，不到一根頭發絲直徑的四分之一。研發人員在現場演示了由兩款柔性芯片組成的柔性微系統功能。兩款柔性芯片分別是運放芯片和藍牙SoC 芯片，其中運放芯片能夠對模擬信號進行放大處理，而藍牙SoC 芯片則集成了處理器和藍牙無線通信功能。與傳統芯片相比，最新發布的柔性芯片不僅非常薄，而且柔韌度很好。拿在兩根手指之間，輕輕一捏，柔性芯片就會彎成弧形但不會損壞。

馮雪指出，柔性電子技術發展目前還處于起步階段，其最大的特點是多學科交叉，將不同行業、不同學科的人吸引在一起，通過彼此碰撞以提供不同思路及問題解決方案。

在陳曉東看來，未來柔性傳感器還將占據5G 時代發展的重要位置，“把設備做成可彎曲、可延展的狀態，戴在身上、手臂上沒有任何感覺，并且可以呈現關于人體信息的所有數據，這是科學家對未來柔性傳感器更高的境界和追求”。

第二屆柔性電子國際學術大會（ICFE2019）由柔性電子與智能技術全球研究中心和浙江清華柔性電子技術研究院共同承辦。大會的順利召開，增進了國內外學者之間、知名企業研發機構之間的交流合作。以浙江清華柔性電子技術研究院、柔性電子與智能技術全球研究中心為代表的新型高端科研機構的快速發展，為浙江省打造全生態柔性電子產業鏈拉開序幕，共同推動我國在柔性電子技術領域做出領跑全球的技術成果。