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折叠出的“柔性世界”:柔性电子技术将开辟物联网新应用

时间:2019-05-15 08:42来源:www.evccode.com 作者:郑州炜盛科技 点击:

你能想象到,一块看似普通的屏幕也能在我们手上被随意折叠吗?日前,在2019年世界移动通信大会上,人们就亲眼见到智能手机经过多次折叠变成了平板电脑。除了博得眼球的折叠屏手机外,诸如腕表手机等新奇设计同样引发了人们对于未来手机的诸多联想。然而,这些精彩变化的背后,都离不开一项神奇技术——柔性电子技术。

柔性电子技术是将各类电子元器件制作在柔性和可延性基板上的新兴电子技术。也就是说,人们用于放置电子元件的电路板将变得如同纸片一样可以揉搓折叠。由于其独特的柔性和延展性,柔性电子技术有着广阔的应用前景,即将带我们走入未来“灵活善变”的电子世界。
 


 

追逐“以柔克刚”的浪潮

柔性电子技术涉及机械、材料、化学、电子等多学科交叉融合。就拿手机上用的一块柔性屏幕来说,内部就有着超过2000万个柔性超精密器件、600万级柔性集成电路和近百种微纳米薄膜材料,内部构造极其复杂。

柔性电子技术之所以从实验室被加速推向应用前台,是因为人们对于精致生活的追求。如今,手机屏幕越变越大,但人们的口袋却越来越小。研发一块像纸一样可以折叠、扭曲的屏幕,成为研发人员的奋斗目标。

此外,在即将到来的万物互联的5G时代,越来越多的产品和应用场景需要显示、触控等交互功能,而传统的显示设备显得愈发“僵硬”。随着对导电高分子研究的不断深入,有机材料也可以从绝缘体变为可导电的半导体,柔性电子技术随之应运而生。

作为近年来新兴起的前沿技术,柔性电子技术具备柔韧性更好、体积更轻薄、能耗更低等突出优势,即便是在使用过程中遭遇了“粗暴对待”,屏幕意外损伤的概率也相对较低,这就为各类奇思妙想加速变为现实提供了广阔舞台。

然而,有了柔性屏幕,如何与它实现触控交互呢?这时候就需要柔性电路板出马了。柔性电路板可充当触摸屏的触摸层,在屏幕弯曲折叠状态下也能感受到手指的压力信号。除此之外,柔性电路板在其他方面也能大有作为。如今家里的Wi-Fi热点都是方盒子形状,有长长的天线从中伸出,有了柔性电路板,我们就可以把Wi-Fi热点和天线设计成我们需要的任何形状。

事实上,早在1974年,人们就首次尝到了柔性电子技术带来的“温柔”滋味。当时的研究人员推出了名为“Gyricon”的电子纸,它不但可以像纸一样弯曲,同时还能直接显示图像信息。

2013年,装配有柔性屏幕的手机成功问世。加拿大研究人员率先推出了一款采用柔性屏的智能手机“ReFlex”。

技术发展到今天,柔性屏也从实验室走进了人们的生活。前不久,在2019世界移动通信大会上,中国企业发布了全球首款5G商用折叠屏手机,该款手机采用极具想象力的鹰翼式折叠设计,屏幕展开后相当于一块平板电脑,背面通过铰链设计来实现折叠。折叠在一起后,就可以当作普通手机使用。


 

“灵活善变”的未来电子世界

如果我们只知道柔性屏幕可以应用在显示屏上,那就是想象力还没有跟上科技发展的步伐。除了柔性屏外,柔性电子技术的突出代表还包括柔性电子皮肤、柔性传感器和柔性电池。

柔性电子皮肤顾名思义就是具备柔性的电子皮肤,其实质就是建立在柔性电子技术上的新型传感装置,主要利用导电材料受到的微小压力引起的电信号变化来监测人体各项生理指标。美国军方就计划通过电子皮肤对人体汗液中的流动物质进行跟踪,采集心率、呼吸频率等数据,进而掌握每一名士兵的身体状况。

此外,人们还计划为机器人“穿上”电子皮肤,通过电子皮肤上集成的各类传感器,机器人也能实时感知受力或受热情况,目前已经出现可以装配的电子皮肤单元模块概念。美国斯坦福大学研究人员研制出一款包覆着一连串柔性传感器的机器手臂,使其得以在行进中主动探测和躲避物体。

柔性传感器作为柔性电子技术的突出成果,能实现仿人类的触觉、嗅觉、味觉、听觉、视觉等多种感知功能。美国谷歌公司曾设计出一款智能衣物,其表面对任何触摸都可以形成敏感知觉。而在今年的央视春晚深圳分会场上,舞蹈演员身穿的全柔性屏特制的“柔衣”就曾引发人们的关注。这种“柔衣”每套都由32片大小约8英寸的柔性屏幕组成,衣服上高清绚丽的画面可以跟随着音乐节奏“应声而动”。

而当其他电子产品都进入“柔性世界”时,电池自然也需要“柔性化”。柔性电池将以其可变的形状,为各种设备提供强劲的电力保障。


 

柔性电子技术的“军事突击”

“以柔克刚”的柔性电子技术除了广泛应用于智慧交通、智能穿戴、医疗健康等领域外,国防军事领域同样也有其身影。

2013年,美国空军研究实验室就“招兵买马”,重点开展柔性电子技术方面研究。美国国防部高级研究计划局正在积极寻求将柔性屏幕应用于未来作战系统,美国陆军研究实验室计划为每名士兵配备装配有头戴式柔性屏幕的单兵作战系统。

美国空军目前正在开展10余项研究,旨在使用柔性电子技术为飞行员和战斗机打造实时显示器,抑或是使用柔性电子技术改装无人机以降低飞行重量。美国空军此前还曾公开展示过柔性混合材料电子技术,将使用3D打印制造柔性电子系统,研究人员甚至还构想出使用柔性电子技术做传感器的爆炸装置。

2015年,美国国防部联合苹果公司、波音公司、哈佛大学共同开发柔性可穿戴式传感器。譬如,研究人员将柔性传感器与智能织物结合,可应用于关节弯曲监测、手势识别、坐姿监测等智能化应用。

除将柔性电子皮肤用作传感装置外,人们还想出了很多新奇的应用。美国国防部通过柔性电子皮肤研制了一款“膏药”,可借助皮下渗透原理将营养物质输入体内。这种“皮下渗透营养发送系统”通过电子脉冲打开皮肤上的毛孔,直接进行营养物质的注入,可有效消除士兵的饥饿感、缓解肌肉疲劳。

未来,柔性电子技术将实现与射频识别技术的“强强联合”,开启物联网应用的无限可能,一个“灵活善变”的智能化电子新时代正在向我们大步走来。


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