一文看柔性电子常用材料及应用

柔性电子是将无机/有机器件附着于柔性基底上，形成电路的技能。
相对付传统硅电子，柔性电子是指可以波折、折叠、扭曲、压缩、拉伸、乃至变形成任意形状但仍保持高效光电性能、可靠性和集成度的薄膜电子器件。

美日韩等国已计策布局柔性电子项目，其在高精尖领域将长期保持高速增长态势，也是我国该当只管即便捉住的历史机遇。

柔性电子常用材料

1柔性基底

为了知足柔性电子器件的哀求，轻薄、透明、柔性和拉伸性好、绝缘耐堕落等性子成为了柔性基底的关键指标。

常见的柔性材料有：聚乙烯醇( PVA ) 、聚酯 ( PET ) 、聚酰亚胺 ( PI ) 、聚萘二甲酯乙二醇酯( PEN ) 、纸片 、纺织材料等 。

聚亚酰胺材料具有耐高温、耐低温、耐化性与良好电气特性的优点，是柔性电子基本最具潜力的材料，唯在柔性基材选择上除了耐高温的特性要考虑以外，柔性基板的光穿透率、表面粗糙度与材料本钱都是选择须考虑的成分。

聚二甲基硅氧烷（PDMS）也是被广泛认可的柔性材料，它的上风包括方便易得、化学性子稳定、透明和热稳定性好等。
尤其在紫外光下粘附区和非粘附区分明的特性使其表面可以很随意马虎地粘附电子材料。

PET虽然转化温度低，约70~80℃之间，但是PET价格低廉，光穿透性佳，是透明导电膜性价比很高的材料。

金属材料一样平常为金银铜等导体材料，紧张用于电极和导线。
对付当代印刷工艺而言，导电材料多选用导电纳米油墨，包括纳米颗粒和纳米线等。
金属的纳米粒子除了具有良好的导电性外，还可以烧结成薄膜或导线。

3有机材料

大规模压力传感器阵列对未来可穿着传感器的发展非常主要。
基于压阻和电容旗子暗记机制的压力传感器存在旗子暗记串扰，导致了丈量的不准确，这个问题成为发展可穿着传感器最大的寻衅之一。

由于晶体管完美的旗子暗记转换和放大性能，晶体管的利用为减少旗子暗记串扰供应了可能。
因此，在可穿着传感器和人工智能领域的很多研究都是环绕如何得到大规模柔性压敏晶体管展开的。

传统上用于场效应晶体管研究的p型聚合物质料紧张是噻吩类聚合物，个中最为成功的例子便是聚（3-己基噻吩）（P3HT）体系。
萘四酰亚二胺和苝四酰亚二胺显示了良好的n型场效应性能，是研究最为广泛的n型半导体材料，被广泛运用于小分子n型场效应晶体管当中。

4无机半导体材料

以ZnO和ZnS为代表的无机半导体材料由于其出色的压电特性，在可穿着柔性电子传感器领域显示出了广阔的运用前景。

比如有一种基于直接将机器能转换为光学旗子暗记的柔性压力传感器被开拓出来。
这种矩阵利用了ZnS:Mn颗粒的力致发光性子。

力致发光的核心是压电效应引发的光子发射。

压电ZnS的电子能带在压力浸染下产生压伏效应而产生倾斜，这样可以促进锰离子的引发，接下来的去引发过程发射出黄光。

5碳材料

柔性可穿着电子传感器常用的碳材料有碳纳米管和石墨烯等。
碳纳米管具有结晶度高、导电性好、比表面历年夜、微孔大小可通过合成工艺加以掌握、比表面利用率可达100%的特点。

石墨烯具有轻薄透明，导电导热性好等特点。
在传感技能、移动通讯、信息技能和电动汽车等方面具有极其主要和广阔的运用前景；

在碳纳米管的运用上，利用多臂碳纳米管和银复合并通过印刷办法得到的导电聚合物传感器，在140%的拉伸下，导电性仍旧高达20S/cm。

当碳纳米管和石墨烯综合运用时，可以制备高度拉伸的透明场效应晶体管。
其结合了石墨烯/单壁碳纳米管电极和具有褶皱的无机介电层单壁碳纳米管网格通道。
由于存在褶皱的氧化铝介电层,在超过一千次20%幅度的拉伸-舒张循环下，没有漏极电流变革，显示出了很好的可持续性。

柔性电子的运用领域

1柔性电子显示

柔性电子显示器是在柔性电子技能平台上研发出来的全新产品，是由优柔材料制成，可变型可波折的显示装置。
目前可实现柔性显示模式（电子纸技能、LCD、OLED等）制作在柔性基板上的显示器件，比如可书写的电子书、U盘容量显示等。

柔性储能是将有机/无机材料电子器件制作在柔性/可延性塑料或薄金属基板上的新兴储能技能，以其独特的柔性/延 展性以及高效、低本钱制造工艺，在信息、能源、医疗、国防等领域具有广泛运用前景，现已成功运用于柔性电子 显示器、有机发光二极管OLED、印刷RFID、薄膜太阳能电池板、电子用表面粘贴等。

比如三星做的一种可折叠的210毫安/时小电池，用在可穿着设备里，电池本身的厚度可以做到0.3毫米厚，能够在人的手腕上进行5万次的波折折叠，而且不涌现任何的故障。

3柔性医疗电子

柔性医疗电子基本特色是将各种电子元器件集成在柔性基板之上，从而形成皮肤状的柔性电路板，像皮肤一样具有很高的柔韧性和弹性。

柔性医疗电子可与人体组织长期自然领悟，能精准丈量医学指标，如体温、呼吸、血压、心电等，为大数据医疗供应实时根本数据。

4柔性电路板

柔性电路板（Flexible Printed Circuit 简称FPC）因此聚酰亚胺或聚酯薄膜为基材制成的一种具有高度可靠性，绝佳的可挠性印刷电路板。
具有配线密度高、重量轻、厚度薄、弯折性好的特点，完美地契合了轻薄化、小型化的发展主旋律。

FPC行业由日美韩主导，近年光降盆本钱增加匆匆使FPC家当重心逐渐转向海内。
FPC处于电子家当链的中上游，其直接原材料上游为挠性覆铜板FCCL，下贱为终端消费电子产品。

目前日资企业以先发上风霸占家当链上游的主导地位，海内起步较晚，相对较为弱势。

近几年柔性电子市场迅速扩展，成为一些国家支柱家当，在信息、能源、医疗、国防等领域具有广泛的运用前景。

根据IDTechEX预测，2018年环球柔性电子市场为469.4亿美元，2028年为3010亿美元，是各个国家争先抢占的科技制高点，也是我们国家该当重视，并捉住的机遇。

来源：国化新材料