第2回国際フレキシブルエレクトロニクス会議では、研究開発担当者が現場で圧着や曲げが可能な超薄フレキシブルチップを展示しました。

つい最近、ファーウェイ初の折りたたみ式携帯電話が熱い話題の的となりました。四角くて硬くて、逆にできないスクリーンをどう折りたたむ?実際、折りたたみスクリーンは柔軟なスクリーンの一種であり、柔軟な電子技術の蓄積から開発されたものであり、人々の認知を絶えず刷新し、形と機能の両面で新しい体験をもたらします。

現実世界では、柔軟な電子機器は画面を折りたたむだけでなく、将来的には、携帯電話、タブレット、テレビなどの日常電子製品の開発から医療、情報、エネルギー、国防に至るまで、柔軟な電子機器が発展していく予定です。最近開催された第2回国際フレキシブル電子会議では、中国科学技術協会主催の「スパイシースパイシー」サロンイベントがフレキシブル電子技術の開発に焦点を当て、多くの業界専門家や学者が招待し、柔軟な電子機器が人類の未来をどのように変えるかについて語り合いました。
「ただ柔らかくするために」 インターネット・オブ・エブリシングを助けるために
「人間とコンピュータの相互作用」は、人間の適応からコンピュータへと適応する過程を鮮やかに説明する魔法のような言葉です。現在、科学者たちは柔軟な電子機器を媒体として用いて、人々と外部世界との間で情報伝達のシステムを確立しようとしています。
フレキシブルエレクトロニクスの概念は有機電子工学の研究にまで遡ることができます。1980年代から、シリコンなどの無機半導体を有機半導体に置き換え、有機電子デバイスに柔軟な特性を持たせる試みが始まりました。
2006年、科学界は初めて延性のある無機柔軟電子の概念を提案し、脆性シリコン薄膜の場合、電子的特性を変えることなく柔軟性と延性を実現しました。その後、最適化された構造設計が導き出され、電子機器は機械的特性においてより優れ、伸縮、ねじれ、曲げなどの複雑な変形にも耐えられるようになりました。
市場に出回る多様な折りたたみ式携帯電話製品の中、清華大学材料科学技術学院副学部長の沈陽氏は、画面折りたたみは主にディスプレイ素材の柔軟性によるものだと考えています。しかし、折りたたみ式携帯電話は「ソフト」ではありません。なぜなら、各端末には数百もの重要な電子部品が搭載されており、これらのデバイスはまだ硬いからです。「将来的には、これらの電子部品の柔軟性が十分に高ければ、携帯電話は半分に折りたたむだけでなく、巻き上げたり完全に折りたたむことも可能です。」
「軟化するだけで」新しい電子機器の応用形態を作り出すために。「柔軟な電子技術は、従来の情報機器やシステムの硬直した物理的形態を変え、情報の取得、処理、送信、表示、エネルギーの柔軟性を実現できる。」清華大学フレキシブル電子技術研究センターの所長、馮雪氏は、フレキシブル電子技術は情報を促進し、人・物・環境の効率的な統合が、すべてがつながる新時代の構築に寄与すると述べました。
馮雪氏は記者に対し、柔軟な電子技術は生物医学分野で非常に重要な応用となっており、非侵襲的血糖測定、光電式血氧センサー、坐骨神経の電気信号取得、皮膚のような柔軟な変形センサー、カーボンナノファイバーフォームの柔軟な圧力センサー、皮膚フレキシブル圧力センサーなどのクラスAシリーズの柔軟な医療電子製品が含まれていると述べました。 などなど。
電子的な「バンドエイド」は夢ではありません
SF映画では、人間の体にチップを埋め込み、人間の行動を操作する橋を作ることが一般的です。そして、チップを絆創膏のように皮膚に貼り付ければ、人体に害を及ぼすことはありません。受け入れますか?柔軟な電子機器の開発により、この大胆なアイデアは現実のものとなりました。傷をつけずに医療認識に応用でき、多くの身体信号やデータを得ることができます。
「例えば、糖尿病患者にとっては血糖値のモニタリングが治療の重要な一部ですが、従来の方法は指を縛って1日に何度も縛る方法です。また、血管が皮膚表面に付着している限り、柔軟な電子技術を使って血管を駆動することも可能です。血糖値を監視する」と馮雪は語った。
馮雪氏によると、清華大学の柔軟な電子技術チームは、安価で体温や心電図情報を監視できる柔軟な電子機器を設計・量産しています。これはバンドエイドフィルムのような形状で、人体の表面に柔軟なモニタリングチップが取り付けられています。生理指標をワイヤレスでモバイルアプリやクラウドにアップロードでき、ユーザーは身体情報を迅速かつ簡単に理解でき、繰り返し使用可能です。現在、国の医学試験に合格しています。監督局およびEU CE認証。
このような柔軟な電子集積デバイスは、有機半導体および無機半導体技術の開発と組み合わせることで、無機半導体デバイスは伸縮性、曲げ性、その他の変形特性を持ちつつ、従来の無機集積デバイスや回路と同等の高性能と高い信頼性を持つことになります。「柔軟な電子機器上の温度、ひずみ、加速度などの感知要素を統合的に検出することは、物理情報の取得を可能にする『ボディネットワーキング』に似ています。将来的には、信頼性の高い調製プロセス、動的公差、その他の技術を突破する必要があります。挑戦だ。」陳小東、シンガポール南洋理工大学材料科学工学部教授。
「この新しいタイプの電子機器の剛性は人間の組織よりもはるかに小さい。したがって、人体組織に付着した後、人体に不快感を与えることはありません。」北京航空宇宙大学固体力学研究所の李宇航准教授は、延性性能がまさにその通りであると指摘しました。柔軟な電子工学の独特な機械的特性は、人体の臓器や組織の極めて複雑な表面形態のために、装置が可塑性でなければ軟組織に取り付けることができません。 しかし、従来のワイヤーではそうではありません。
国連統計によると、今世紀半ばまでに中国の60歳以上の人口は約5億人に達する見込みです。人間の健康に関する関心は、将来の社会的ニーズにとって重要な方向性となっています。特に、高齢者の慢性疾患や乳児の兆候をリアルタイムでモニタリングすることが、この新しい医療機器の重要な応用分野となっています。
血圧や血糖を測る「絆創膏」、生理的指標を検出する服、尿検査用のおむつ、人工筋肉...これらのインテリジェントウェアラブルデバイスは柔軟な電子技術によって製造されます。また、遠隔医療を通じて身体の健康モニタリングを行い、医療費を削減し、一般市民に利益をもたらすことも可能です。
「柔軟なチップ技術の活用により、ロボットや人体により適合する軽量で薄く柔らかい電子センサーシステムを設計でき、環境の知覚もより敏感になるでしょう。」フレキシブル電子技術、グローバルリサーチセンターの研究開発チーム責任者ワン・ボー氏は、フレキシブルチップが人工知能や医療などの分野に今後も深い影響を与えると述べました。
学際的な知恵と協力の集積
今日、柔軟な電子技術は世界中の電子技術分野で研究のホットスポットとなっています。「オーストラリアの柔軟な電子技術の研究は主に太陽電池に焦点を当てており、柔軟な電子技術を用いて印刷や太陽電池やその他の製品への印刷を実現しています。」クイーンズランド大学教授でありオーストラリア科学アカデミー会員のポール・ボーン氏は、柔軟な電子技術の開発には、異なる分野の人々が互いに学び合い、共通の基盤を求め、違いを保留してより多くの協力とイノベーション、研究成果を促進する必要があると考えています。
この会議では、フレキシブルエレクトロニクス・インテリジェントテクノロジーグローバルリサーチセンターの研究開発チームも、任意に圧着・曲げることができる超薄型フレキシブルチップ2種類を発表しました。両方のチップは厚さ25ミクロン未満で、1本の髪の毛の直径の4分の1にも満たない。
開発者は現場で2つのフレキシブルチップからなる柔軟なマイクロシステムの機能を実証しました。2つの柔軟なチップは、オペアンプチップとBluetooth SoCチップで、オペアンプチップはアナログ信号を増幅し、Bluetooth SoCチップはプロセッサとBluetooth無線通信を統合します。従来のチップと比べて、新たに発売されたフレキシブルチップは非常に薄いだけでなく、非常に柔軟性があります。指で両手で優しくつまむと、柔軟な欠片は曲がってカーブしますが、傷つくことはありません。
しかし、馮雪氏は、柔軟な電子技術の開発はまだ初期段階であり、最大の特徴は多分野の交差点であり、異なる産業や分野の人々が集結し、異なるアイデアや解決策を生み出すことだと指摘しました。
陳小東の見解では、将来の柔軟なセンサーは5G時代の発展において重要な位置を占めるでしょう。「この装置は曲げられ伸縮可能な状態に作られている。体や腕には感覚がなく、人体に関するすべてのデータを提示できます。これは未来の柔軟なセンサーを目指す科学者たちの高次の領域であり追求です。」
この点で、柔軟な電子技術協働イノベーションセンターと清華大学の柔軟な電子技術研究センターは共同で、Flex.net 学術連合の設立を開始しました。この同盟は、すべての政党の優れた資源とイノベーション力を統合しています。次のステップは、共築、共有、共有を通じて柔軟な電子技術産業・大学・研究エコシステムを構築し、実験室から産業化に至るまで柔軟な電子技術を積極的に推進することです。(記者の郭景元)
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