現代の科学技術の発展に伴い、情報、新材料、新エネルギー、特に相互統合の方向において、技術的、経済的、社会的パターンを変えることができる大きな影響を与える多くの破壊的技術が出現しています。ある国は、新たな産業変革のラウンドで競争上の優位性を獲得しました。中国の科学者は、情報、生命、材料、材料科学の分野で最先端の探求に注力し、より戦略的な基礎科学のブレークスルーと主要なコア技術分野での破壊的イノベーションの達成に努めるべきである。今号では、アジア太平洋工学組織連盟の会長であり、中国科学院の学者であるHuang Weiが紹介され、破壊的技術「フレキシブルエレクトロニクス」を紹介しました。

フレキシブルエレクトロニクスは、学問分野の相互統合に基づく破壊的な科学技術です。従来のシリコンベースの電子機器の本質的な限界を打ち破り、ポストムーア時代のデバイス設計統合、エネルギー革命、医療技術の変革などに革新をもたらすことができます。リードすることは、中国の独立したイノベーションが将来の産業の発展をリードするための重要な戦略的機会です。

その促しは、ただ柔らかく、オープンマインドで、柔軟性は素材から生まれます

フレキシブルエレクトロニクスの優れた性能は、何よりもまず、有機または無機の電子部品の特性の究極の追求です。コアコンポーネントの「フレキシブル」な設計は、フレキシブル電子デバイスの製造の鍵です。現在、主に次の 2 つの戦略で実装されています。

まず、機能性有機分子や内在的柔軟性を利用した高分子材料を、フレキシブルな電子デバイス構築ユニットとして利用します。例えば、プラスチック(ポリマー)基板上に構築された有機発光ダイオード(OLED)は、曲面テレビや折り畳み式携帯電話などの曲げ可能、カール可能、薄型のディスプレイ画面に広く使用されています。有機半導体材料や高分子材料は、プリンテッドエレクトロニクス技術の電子ペーストとして使用でき、大量、低コスト、高効率のフレキシブル電子デバイスの加工・集積化が可能です。将来のフレキシブル電子デバイスの加工と製造は、ドキュメントを印刷するのと同じくらい簡単です。

第二に、硬質無機材料の柔軟性は、材料の微細構造設計によって達成されます。例えば、材料のサイズをマイクロナノスケールに縮小すると、硬い材料自体がマイクロナノ効果により曲げ可能な柔軟性を示します。それは、一枚の紙が本よりも曲げやすく、バネがワイヤーよりも柔軟性があるようなものです。この戦略に基づいて、近年、科学者たちは「S型」金属マイクロ回路を設計および製造し、それらを極薄のシリカ材料に埋め込んで、柔軟な伸縮性集積回路を形成しています。

材料の厚さがナノメートルスケールに減少すると、材料の電気的および機械的特性が変化します。理論的研究と実験的研究により、原子厚の2次元材料は、フレキシブルエレクトロニクスの分野で幅広い応用の見通しがあることが示されています。例えば、グラフェンは、柔軟な透明タッチスクリーンに透明導電膜として適用されることが証明されています。

原子の厚さのカルコゲナイド化合物は、優れた柔軟性と制御可能な電気輸送特性を備えているため、これらの材料はフレキシブル電子部品の重要なコンポーネントであり、高性能フレキシブル電子の無機化と小型化が可能です。

硬くて柔らかい、前面に出てくる:材料がデバイスを決定します

フレキシブル電子デバイスは、フレキシブルエレクトロニクスの主要な形態の1つです。柔軟な材料をベースに、マイクロナノ加工および統合技術を組み合わせることで、情報技術の開発である論理増幅、フィルタリング、データストレージ、信号反転、デジタルコンピューティング、センシングなどを実現できる新世代のフレキシブル電子部品を設計および製造します。緊急のニーズ。柔軟な物理的材料は、光、電気、磁気、熱、力などの独自の物理的および化学的特性を備えているため、フレキシブルディスプレイ、データ暗号化、ウェアラブルセンシングなどのインテリジェント電子システムで広く使用されています。

ノースウェスタン工科大学のフレキシブルエレクトロニクス研究所、南京理工大学の先端材料研究所、南京郵電大学は、有機エレクトロニクス研究の分野で長期的な活動基盤を持っています。有機半導体のpnバンド制御の理論が提案され、動的自己制御型のインテリジェント有機光電材料が実現されます。設計、製造、デバイスアプリケーション。高性能青色有機半導体デバイスを開発し、ドープされていない青色有機半導体デバイスの効率が国際的な先進レベルに達しました。有機半導体デバイスの複数セットの作製・評価システムの設計・処理が完了しました。180mm基板のOLEDプロセスパイロットライン。国産初の有機半導体インクジェット印刷システム、水溶性有機半導体フィルムのインクジェット印刷を初めて開発し、有機半導体薄膜の大量調製を可能にしました。フレキシブル基板上のマイクロナノ加工技術を開発するための新しい戦略は、一連の新しい高感度フレキシブルヘルスセンサーを開発しました。水溶性有機半導体センシング材料を達成するためのさまざまな効果的な戦略を設計し、さまざまなターゲット分析物を開発しました水溶性有機半導体材料の高感度検出、さまざまな重要な分析物の検出およびイメージング機能を備えた燐光バイオプローブの構築、および疾患メカニズム研究および疾患診断のための高特異性「量子ドット生体分子」複合プローブは、新しい分析方法とイメージングを提供します技術;世界初の金属フリー、重元素フリーの純粋な有機半導体ロングアフターグロー材料を開発し、データ暗号化と情報セキュリティにおける有機光電子材料の新しいアプリケーションを開発しました。バルクヘテロ接合ポリマー半導体メモリ技術は、その動的特性と立体障害機能化を利用して双安定制御を実現することに成功し、メモリ研究の新たな分野を切り拓きます。

上記の研究結果は、インテリジェントフレキシブル電子デバイスの設計と製造に重要な理論的ガイダンスを提供します。フレキシブルエレクトロニクスの分野では、これまで多くの成果を上げてきましたが、まだ多くの問題や課題に直面しています。新しいフレキシブル機能材料の設計合成と物理的特性、高性能フレキシブル電子デバイスの処理と統合を通じて、フレキシブルエレクトロニクスの物理的メカニズムがさらに認識され、フレキシブルエレクトロニクスの理論的改善とフレキシブルエレクトロニクス産業の急速な発展に重要な支持役割を果たしています。同時に、電子情報産業の分野での中国の変革とアップグレードの促進にも役立ちます。

ソフトは風を勝ち取り、風に乗り、波を打つ:デバイスはアプリケーションにまたがります

現在、電子情報業界は依然として硬直したデバイスやシステムによって支配されています。ほぼ100年の技術蓄積の後、リジッドデバイスは成熟した処理装置、高い動作速度、高精度、高い安定性などを備えています。しかし、従来のシリコンベースの電子機器の限界は、ムーアの法則の影響をますます受けるようになっています。フレキシブルエレクトロニクスの誕生は、従来のエレクトロニクスの発展に新たな方向性を提供し、新しい形態の電子デバイスの出現を引き起こし、人々の日常生活に革命をもたらすでしょう。折りたたみ式、カール可能、フレキシブルディスプレイなどは、既存の写真や映画の表現を変え、携帯電話やテレビなどの家電製品の形態をより斬新で軽やかにします。

フレキシブルな電子スキンは、さまざまなフレキシブルセンサーを統合して、フレキシブルデバイスと生物学的中枢神経系インターフェースを最適化し、補綴物がセンシング機能を達成するのを助け、ロボットに人間の皮膚の有無にかかわらずインテリジェントなバイオニック触覚機能を与えることができます。柔軟な健康センサーは、体温、心拍数、心電図、脳波、血圧、汗、血液成分などの健康パラメータを継続的に検出し、人間の健康状態の評価を達成するための関連データのインテリジェントな分析とアーカイブのために人体に取り付けることができます。病気の遠隔診断。柔軟な健康監視システムは、いつでもどこでも人間の健康状態を継続的に監視します。

フレキシブルエレクトロニクスは、薄さ、低エネルギー消費、優れた生体適合性、および制御可能な機械的特性を備えています。健康監視システムの特性は、人々の日常生活に影響を与えることなく、長期間人間の皮膚に取り付けることができます。スマートウェアラブルデバイスは、アプリケーションソフトウェアとネットワークをワイヤレスで接続し、リモートオフィスとレジャーの組み合わせを実現し、生理学的電気監視などのアイデア制御技術を実現できます。埋め込み型フレキシブル電子デバイスは、パーキンソン病、てんかん、うつ病などの複雑な疾患の治療に新たな治療法を提供します。

近年、人工知能技術の発展により、音声認識、機械的制御、経済政策決定の精度、知能、効率性が促進されています。フレキシブルエレクトロニクスは人工知能の基本的なサポートであり、より多くの分野で人工知能技術の応用をリードし、拡大します。柔軟な人工神経形態学的チップは、学習と高速コンピューティングのために人間の脳をリアルタイムでシミュレートでき、クラウド処理やその他の強力な処理アルゴリズムのための人工知能技術のハードウェア要件を満たすことができます。フレキシブルエレクトロニクスのインテリジェントな性質は、将来の情報技術においてかけがえのない役割を果たします。

ソフトな道を歩み、1000マイルを勝ち取る:アプリケーションが未来を決定づける

老子の道徳経は、「世界は水よりも弱く、強くて強い者は勝つことができない」と言いました。西側諸国が中国の技術を封鎖し、封じ込めている中で、破壊的な技術革新は重要な解決策です。炭素ベースの材料と光電プロセスの組み合わせに基づいて、オプトエレクトロニクス業界が主導する柔軟な電子巨人産業を育成し、シリコンベースの材料と電子プロセスの組み合わせに基づくマイクロエレクトロニクス業界をリードする産業の長年の発展を打破する必要があります。このパターンは、超高付加価値機能を備えた戦略的で支配的な柱状のフレキシブルエレクトロニクス業界の発展をリードし、柔軟な電子定義の新時代を生み出します。

フレキシブルエレクトロニクスを中核として、フレキシブルエレクトロニクス、人工知能、材料科学、汎仲介者、宇宙科学、健康科学、エネルギー科学、データサイエンスなどの8つの主要なコアテクノロジーと戦略テクノロジーである「Fatish Technology」(FAMISHED)の開発に注力します。新興産業は、中国が破壊的技術革新の最前線で道を追い越すための重要な戦略的機会である。

防衛技術の革新と航空宇宙の分野では、武器と装備のインテリジェンスと統合が現在の開発トレンドになっています。フレキシブルエレクトロニクスは、スマートマテリアル、センサー、情報伝送および処理などの最先端技術を統合し、関連機器およびシステムのインテリジェンスレベルを強化し、航空宇宙の開発を促進し、国防の近代化に貢献できます。フレキシブルエレクトロニクスの分野における詳細な研究は、中国の包括的なイノベーションと発展を推進する新しいエンジンです。

フレキシブルエレクトロニクスは、「国に電力を供給する」という戦略を実践するための重要な方法の1つです。フレキシブルエレクトロニクスの学際的な横断的な取り組みは、従来の学問分野間の障壁を打ち破り、革新的な人材紹介とトレーニング方法により、新たなフロンティアの学際的な構築と発展を促進します。フレキシブルエレクトロニクスを機会と捉えて、革新的なシステムの構築を実施し、国内外の中国の子供たちの知恵と力を凝縮し、さまざまな革新的なグループの才能を刺激してデモンストレーションの役割をリードし、才能の革新の活力と可能性を引き出し、人類の運命のコミュニティの構築に新たな貢献をします。

著者は、科学技術革命と産業変革の新たなラウンドにおいて、フレキシブルエレクトロニクスは中国の独立したイノベーションが未来をリードするための重要な戦略的機会であると信じています。フレキシブルエレクトロニクス産業の発展を把握し、将来を見据えた基礎研究を基盤とし、主要な科学的問題を統合および提起し、主要な理論的ブレークスルーを追求し、コアキーテクノロジーを習得し、主要な独自の結果を生み出し、中国の関連分野の独自のイノベーションと独立したイノベーション能力を向上させる必要があります。.
 
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