柔軟な電子機器、常にあなたの知覚をリフレッシュ

第2回フレキシブルエレクトロニクス国際会議では、研究開発担当者が、自在に圧着したり曲げたりできる超薄型フレキシブルチップを現場で展示しました。

少し前まで、Huaweiの最初の折りたたみ式携帯電話は熱い議論の焦点になりました。正方形、硬さ、不可逆的な画面を折りたたむ方法は?実際、屏風は一種の柔軟なスクリーンにすぎず、柔軟な電子技術の蓄積から開発されました-それは常に人々の認識をリフレッシュし、形と機能の両方で新しい体験をもたらします。

生活の中で、フレキシブルエレクトロニクスは画面を折りたたむだけではありません。将来的には、携帯電話、タブレット、テレビなどの日常的な電子製品の開発から、医療、情報、エネルギー、国防まで、フレキシブルエレクトロニクスが開発されます。最近開催された第2回フレキシブルエレクトロニクスに関する国際会議では、中国科学技術協会が立ち上げた「スパイシースパイシー」サロンイベントがフレキシブルエレクトロニクス技術の開発に焦点を当て、多くの業界専門家や学者を招待して、フレキシブルエレクトロニクスが人類の未来をどのように変えるかについて話しました。

「ただ柔らかくする」ことで、Internet of Everythingを助ける

「人間とコンピューターの相互作用」は、人間がコンピューターに適応するプロセスからコンピューターに適応するプロセスを鮮やかに説明する魔法の言葉です。現在、科学者たちは、フレキシブル電子デバイスを媒体として、人と外界との情報伝達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、有機エレクトロニクスの研究にまでさかのぼることができます。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ることで、有機電子デバイスに柔軟な特性を持たせようと試みられました。

2006年、科学界は初めて延性無機フレキシブル電子の概念を提案し、脆性シリコン膜の場合、その電子特性を変えることなく柔軟性と延性を達成しました。その後、いくつかの最適化された構造設計が導き出され、それにより電子機器は機械的特性においてより優れており、伸び、ねじり、曲げなどの複雑な変形に耐えることができました。

市場に出回っている多種多様な屏風携帯電話製品を考慮して、清華大学材料科学技術学部の副学部長であるシェン・ヤンは、スクリーンの折り畳みは主にディスプレイ材料の柔軟性によるものだと考えています。しかし、屏風電話は、各電話に何百もの主要な電子部品があり、これらのデバイスはまだ硬いため、「ソフト」ではありません。「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、丸めたり、完全に折りたたんだりすることもできます。」

「ただやわらかくする」新しい電子デバイスアプリケーションのカタチを創造する。「柔軟な電子技術は、従来の情報デバイスやシステムの厳格な物理的形態を変え、情報の取得、処理、伝送、表示、およびエネルギーの柔軟性を実現できます。」清華大学のフレキシブルエレクトロニクス技術研究センターの所長であるFeng Xue氏は、フレキシブルエレクトロニクスは情報を促進し、人、物、環境の効率的な統合は、すべてがつながる新しい時代を築くのに役立つと述べました。

Feng Xueは記者団に、非侵襲的血糖測定、光電血中酸素センサー、坐骨神経電気信号取得、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フレキシブル圧力センサー、皮膚フレキシブル圧力センサーなどのクラスAシリーズのフレキシブル医療電子製品など、生物医学の分野で非常に重要なアプリケーションであると語った。 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、人間の行動を操作する橋渡しを実現するために、人体にチップを埋め込むのが一般的です。また、チップをバンドエイド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。あなたはそれを受け入れますか?フレキシブルエレクトロニクスの開発により、この大胆なアイデアが現実のものとなりました - 傷がなくても、医療の認識に適用し、多くの身体信号と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、血糖値のモニタリングは治療の重要な部分ですが、従来の方法は1日に数回指を縛って結ぶことです。また、柔軟な電子技術を使用して、血管が皮膚表面に付着している限り、血管を駆動することができます。グルコースは流れ、監視します」とFeng Xue氏は述べています。

Feng Xue氏によると、清華大学のフレキシブル電子技術チームは、安価で体温と心電図情報を監視できるフレキシブル電子デバイスを設計および大量生産しました。これは、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たバンドエイドフィルムのような形をしています。生理学的指標をモバイルアプリケーションやクラウドにワイヤレスでアップロードできるため、ユーザーは身体情報を迅速かつ簡単に理解でき、繰り返し使用できます。現在、国民医学に合格しています。監督局およびEUCE認証。

このようなフレキシブル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発展と相まって、無機半導体デバイスに伸縮性、曲げ性、その他の変形特性の特性を持たせると同時に、従来の無機集積デバイスおよび回路の高性能と高信頼性を備えています。「フレキシブル電子デバイス上の温度、ひずみ、加速度、その他のセンシング素子の統合検出は、物理情報の取得を実現できる「ボディネットワーキング」のようなものです。将来的には、信頼性の高い調製プロセス、動的耐性、およびその他の技術を突破する必要があります。チャレンジ」シンガポールの南洋理工大学材料科学工学部教授であるChen Xiaodong氏。

「この新しいタイプの電子デバイスの剛性は、人間の組織の剛性よりもはるかに小さいです。したがって、人間の組織に付着した後、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准教授であるLi Yuhangは、延性性能はまさにフレキシブルエレクトロニクスのユニークな機械的特性であり、人間の臓器や組織の非常に複雑な表面形態により、デバイスが可鍛性でない場合、軟組織に取り付けることができないと指摘しました。 そして、これは従来のワイヤーには当てはまりません。

国連の統計によると、今世紀半ばまでに、中国には60歳以上の人口が約5億人いるとされています。人間の健康に対する懸念は、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のリアルタイムモニタリングは、この新しい医療機器の重要な応用方向となっています。

血圧や血糖値を測る「バンドエイド」、生理学的指標を検知する服、尿をモニターするおむつ、人工筋肉...これらのインテリジェントな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監視を行い、医療費を削減し、一般の人々に利益をもたらすこともできます。

「フレキシブルチップ技術を使用すると、ロボットや人体により適合する、より軽く、より薄く、より柔らかい電子センシングシステムを設計でき、環境の知覚がより敏感になります。」フレキシブルエレクトロニクステクノロジー、フレキシブルエレクトロニクスおよびインテリジェントテクノロジーのグローバル研究センター R&Dチームの責任者であるWang Bo氏は、フレキシブルチップは人工知能や医療などの分野に大きな影響を与え続けると述べました。

学際的な知恵と協力の集積

今日、フレキシブル電子技術は、世界中の電子技術の分野で研究のホットスポットとなっています。「オーストラリアのフレキシブル電子技術の研究は、主に太陽電池に焦点を当てています。フレキシブル電子技術を使用して、太陽電池やその他の製品への印刷と印刷を実現しています。」クイーンズランド大学の教授であり、オーストラリア科学アカデミーのメンバーであるポール・ボーンは、フレキシブル電子技術の開発には、さまざまな分野の人々が互いに学び合い、共通の基盤を模索しながら、より多くの協力を促進し、より多くのイノベーションと研究結果を促進するために違いを留保する必要があると考えています。

この会議で、Center for Flexible Electronics and Intelligent Technology Global ResearchのR&Dチームは、任意に圧着および曲げることができる2つの超薄型フレキシブルチップもリリースしました。どちらのチップも厚さは25ミクロン未満で、髪の毛1本の直径の4分の1未満です。

開発者は、2つのフレキシブルチップからなるフレキシブルマイクロシステム機能を現場で実証しました。2つの柔軟なチップは、オペアンプチップとBluetooth SoCチップであり、オペアンプチップはアナログ信号を増幅でき、Bluetooth SoCチップはプロセッサとBluetooth無線通信を統合します。従来のチップと比較して、新しくリリース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。2本の指で挟み、そっとつまむと、柔軟なチップが曲がって曲がりますが、損傷することはありません。

しかし、Feng Xueは、フレキシブル電子技術の開発はまだ初期段階にあり、その最大の特徴は、学際的な交差点であり、さまざまな業界やさまざまな分野の人々を引き付け、互いに衝突してさまざまなアイデアやソリューションを提供することであると指摘しました。

Chen Xiaodong氏の見解では、将来のフレキシブルセンサーは5G時代の発展において重要な位置を占めるでしょう。「デバイスは、曲げたり伸ばしたりできる状態になっています。体や腕に感覚がなく、人体に関するすべてのデータを提示できます。これは、将来のフレキシブルセンサーに対する科学者のより高い領域であり、追求です。」

この点で、フレキシブルエレクトロニクス技術共同イノベーションセンターと清華大学フレキシブルエレクトロニクス技術研究センターは共同で Flex.net アカデミックアライアンスの設立を開始しました。このアライアンスは、すべての関係者の優れたリソースとイノベーションの力を統合しています。次のステップは、共同構築、共有、共有を通じて柔軟な電子技術の産学研究エコシステムを構築し、実験室から工業化までの柔軟な電子技術を積極的に推進することです。(記者:郭景遠)