新興的科學技術-柔性電子

柔性電子技術是一門新興的科學技術。建立在柔性和可延性基板之上的新興電子技術通稱為柔性電子技術。由于其獨特的柔性和延展性，柔性電子系統(tǒng)在很多方面有著廣闊的應用前景。

柔性電子(FlexibleElectronics)又稱為塑料電子(PlasticElectronics)、印刷電子(PrintedElectronics)、有機電子(OrganicElectronics)、聚合體電子(PolymerElectronics)等;是將有機/無機材料電子器件制作在柔性/可延性塑料或薄金屬基板上的新興電子技術。

在人們的印象中，有機材料，如塑料等，都是很好的絕緣體，很少有人會想到塑料也能導電。近年來，由于對導電高分子的研究有了新突破，有機材料可以從傳統(tǒng)的絕緣體變成可導電的半導體，柔性電子便應運而生�，F(xiàn)代化學等技術的發(fā)展，促進了柔性電子這樣一門學科的發(fā)展。

柔性電子制造的關鍵包括制造工藝、基板和材料等，其核心是微納米圖案化(Micro-andNanopatterning)制造，涉及機械、材料、物理、化學、電子等多學科交叉研究。

柔性電子以其獨特的柔性/延展性以及高效、低成本制造工藝，在信息、能源、醫(yī)療、國防等領域具有廣泛應用前景，如柔性電子顯示器、有機發(fā)光二極管OLED、印刷RFID、薄膜太陽能電池板、電子報紙、電子皮膚(SkinPatches)/人工肌肉等。

柔性電子除整合電子電路、電子組件、材料、平面顯示、納米技術等領域技術外，同時橫跨半導體、封測、材料、化工、印刷電路板、顯示面板等產(chǎn)業(yè)，可協(xié)助傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，如塑料、印刷、化工、金屬材料等產(chǎn)業(yè)的轉型，提升產(chǎn)業(yè)附加值，因此柔性電子技術的發(fā)展必將為產(chǎn)業(yè)結構和人類生活帶來革命性的變化。

柔性電子技術是一場全新的電子技術革命，引起全世界的廣泛關注并得到了迅速發(fā)展。美國《科學》雜志將有機電子技術進展列為2000年世界十大科技成果之一，與人類基因組草圖、科隆技術等重大發(fā)現(xiàn)并列。美國科學家艾倫黑格、艾倫?馬克迪爾米德和日本科學家白川英樹由于他們在導電聚合物領域的開創(chuàng)性工作而獲得2000年諾貝爾化學獎。

柔性電子與傳統(tǒng)電子制造的區(qū)別

目前電子產(chǎn)業(yè)基本上都是屬于傳統(tǒng)的半導體產(chǎn)業(yè)，制造用到的設備相當龐大，且費用高昂，制造效率低;整個柔性電子的概念是希望能夠把傳統(tǒng)半導體產(chǎn)品、組件及線路用印刷的方式來替代。主要從三方面來看柔性電子與傳統(tǒng)電子電路不同之處：

(1)應用前景

一旦將很柔軟的基材應用在設計方面或把線路做成無形的或可折迭的東西，那就跟傳統(tǒng)的硬式基材有很大的不同。

(2)制造成本

采用卷到卷印刷工藝，并且在材料的使用上也可避免像光刻技術浪費95%以上材料的問題，而采用印刷方式印制上去的面積則等同于使用的面積，其使用率在90%以上，以長期發(fā)展角度來看，印刷方式會比傳統(tǒng)光刻技術的成本低很多;硅CMOS晶元一般造價為10$/cm2，復合半導體甚至更貴，柔性電子實現(xiàn)的理想造價為0.1$/cm2，從造價就可以看出柔性電子的巨大優(yōu)勢。

(3)投資角度

傳統(tǒng)的半導體廠動不動就要數(shù)十億甚至上百億的投資，但印刷的方式就像傳統(tǒng)的印刷只要投資數(shù)千萬就可把基本的規(guī)模建立起來。要強調(diào)的是印刷所要用的油墨跟傳統(tǒng)的印刷不一樣，需要特別研制，開發(fā)初期成本由于量少也比較高，但批量生產(chǎn)后成本就會變得較低廉了。

柔性電子系統(tǒng)的結構和材料

柔性電子技術雖然可應用于不同領域，但是其基本結構相似，至少包含以下4個部分：電子元器件、柔性基板fflexiblesubstrate)、交聯(lián)導電體finterconnect)和黏合層。