中國科學報:如何實現可任意折疊的柔性屏幕

    “我們目前研制出的柔性蓋板用于電子顯示屏中，可以彎折10萬次以上，用1公斤的鋼絲絨來回摩擦5000次無劃痕，可達到本征柔性標準，與國際**水平相當。”在會議間隙，北京大學化學與分子工程學院教授裴堅舉著一卷透明、輕薄的薄膜材料向與會者介紹。
    近日，香山科學會議第739次學術討論會召開，專家學者圍繞“本征柔性電子學的科學問題和技術瓶頸前沿”展開研討。專家表示，在本征柔性電子學領域，我國有一些具有本征柔性的元器件已得到初步印證，但未來規劃和產業布局相對匱乏。
    當前技術路線難以滿足未來需求
    隨著曲面顯示器、折疊屏手機等的問世，柔性電子學逐漸為人們所熟知。柔性電子具有柔軟、透明、質輕、曲面的特性，除了應用于顯示行業外，還可廣泛用于化學與生物傳感器、柔性電池、可穿戴設備等多個領域。
    從技術上講，當下柔性電子產品的實現主要依靠物理柔性、結構柔性兩種路線，即減薄技術和鉸鏈技術。
    “從物理路線來說，任何剛性物質如果變得很薄、很細，都能展示柔性，如曲面屏。”中國科學院院士、中國科學院化學研究所研究員劉云圻介紹，“芯片是剛性的，如果芯片的連線具有分形結構或彈簧結構，則在宏觀上具有柔性，如折疊屏。”
    隨著多元信息交互及物聯網時代的到來，消費應用市場對顯示器件形態、特性呈現出多樣化需求。據英國市場調研公司IDTechEx預測，到2027年，柔性電子產品整體市場將達到700億美元。
    “目前，柔性電子產品讓人們的生活更加便利、舒適，未來我們希望為人們服務的電子產品可以無感貼附、卷曲半徑更大、任意折疊，真正實現人機交互、無處不在。”中國科學院化學研究所副研究員趙志遠介紹。
    “然而，依靠目前的減薄技術和鉸鏈技術，顯示面板等電子產品受尺寸和形狀限制，無法滿足大多領域對柔性電子產品的需求。”趙志遠對《中國科學報》說。
    本征柔性電子學面臨挑戰
    2022年，劉云圻在發表于《國家科學評論》的論文中提出了“本征柔性電子”這一概念，即形態上具有高彈性形變和較小曲率半徑（小于0.5毫米），同時具有較好可拉伸性（大于25%）的材料或器件。
    他認為，本征柔性電子學研究有助于突破傳統電子的應用限制，在智能仿生、柔性皮膚、可穿戴設備、隱身技術等領域產生新的效果，同時有利于深度融合多領域前沿技術，**信息科技、健康醫療、可再生能源等的發展，是未來柔性電子技術的發展方向。
    劉云圻指出，在國際上，歐盟、美國、韓國和日本等都通過材料研究規劃和產業項目布局等措施，將柔性可拉伸的電子、顯示以及傳感等技術列為未來發展的優先領域。我國的研究與國際同步，一些具有本征柔性的發光二極管、晶體管及傳感器等元器件已得到初步印證，但未來規劃和產業布局相對匱乏，目前至少存在5個急需突破的挑戰。
    在本征柔性電子材料方面，需要進一步提高材料性能，在保證柔性和拉伸特性的同時有較高的發光效率、傳感性能等。
    “以顯示屏為例，成為本征柔性屏意味著其蓋板材料、晶體管驅動電路、像素點、集成電路、基板等均達到本征柔性的標準，這對半導體材料、電極材料、介電材料等都提出了極高的要求。”趙志遠解釋說。
    “而在柔性電路系統方面，如何實現復雜生物信號探測與模擬，使其能應用于不同場景中？如何保證大面積、穩定性與批量制備？如何實現微米級分辨率？這些都有待研究。”劉云圻說。
    此外，在柔性電子單元器件、柔性電子加工技術、柔性電子理論基礎方面，也存在著許多技術瓶頸。
    劉云圻認為，這些科學問題和技術瓶頸將是本征柔性電子學前沿領域的重點方向，未來應從這些方面進行研發布局。