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中國(guó)柔性電子與國(guó)外的差距

字體變大  字體變小 發(fā)布日期:2021-04-27  來(lái)源:科技中國(guó)2021年1月第1期  瀏覽次數(shù):1945
核心提示:歐美發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)柔性電子領(lǐng)域的研究啟動(dòng)較早,并有計(jì)劃地培養(yǎng)了一批相關(guān)領(lǐng)域的創(chuàng)新人才。早在2007年,歐盟通過(guò)第七框架計(jì)劃中的PolyApply和SHIFT計(jì)劃,投入了數(shù)十億歐元的研發(fā)經(jīng)費(fèi),重點(diǎn)支持柔性顯示、光伏、傳感和可穿戴器件等方面的研究。

歐美地區(qū)

歐美發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)柔性電子領(lǐng)域的研究啟動(dòng)較早,并有計(jì)劃地培養(yǎng)了一批相關(guān)領(lǐng)域的創(chuàng)新人才。早在2007年,歐盟通過(guò)第七框架計(jì)劃中的PolyApply和SHIFT計(jì)劃,投入了數(shù)十億歐元的研發(fā)經(jīng)費(fèi),重點(diǎn)支持柔性顯示、光伏、傳感和可穿戴器件等方面的研究。

英國(guó)

英國(guó)的“拋石機(jī)”計(jì)劃、建設(shè)英國(guó)的未來(lái)計(jì)劃則均將柔性電子作為先進(jìn)制造業(yè)的重點(diǎn)領(lǐng)域。

德國(guó)

德國(guó)更是投資數(shù)十億歐元,建立柔性顯示大規(guī)模生產(chǎn)線。

法國(guó)

法國(guó)國(guó)立圣埃蒂安高等礦業(yè)大學(xué)的普羅旺斯微電子中心專(zhuān)設(shè)了柔性電子系,研究方向涉及柔性可拉伸微電池、柔性射頻標(biāo)簽、電子皮膚、人工視網(wǎng)膜、有機(jī)晶體管和可穿戴器件等。

美國(guó)

2012年,美國(guó)《總統(tǒng)報(bào)告》中將柔性電子制造作為先進(jìn)制造11個(gè)優(yōu)先發(fā)展的尖端領(lǐng)域;同年,NASA制定柔性電子戰(zhàn)略,2014年成立柔性混合電子器件制造創(chuàng)新中心。

亞洲地區(qū)

日本

日本的TRADIM計(jì)劃成立了先進(jìn)印刷電子技術(shù)研發(fā)聯(lián)盟,重點(diǎn)發(fā)展印刷與柔性電子材料與工藝關(guān)鍵技術(shù)。

印度

IT業(yè)高度發(fā)達(dá)的印度也對(duì)柔性電子研究非常重視,印度政府依托印度理工學(xué)院和印度科學(xué)院設(shè)立國(guó)家柔性電子中心。

泰國(guó)

近年來(lái),泰國(guó)也成立了國(guó)家級(jí)的印刷電子創(chuàng)新中心(TOPIC)等。

從產(chǎn)業(yè)應(yīng)用出發(fā)

在柔性顯示與照明領(lǐng)域,以英國(guó)帝國(guó)理工學(xué)院聚合物半導(dǎo)體之父Donal Bradley爵士為代表,專(zhuān)門(mén)設(shè)立了塑料電子中心,針對(duì)有機(jī)半導(dǎo)體光電材料及其光電性質(zhì)開(kāi)展研究,涉及有機(jī)/聚合物發(fā)光二極管(OLED、PLED)的工藝開(kāi)發(fā)、自柔性信息顯示與照明等領(lǐng)域;荷蘭霍斯特中心和德國(guó)弗勞恩霍夫研究所在柔性信息顯示工藝,尤其是“卷對(duì)卷”工藝制備大面積柔性O(shè)LED器件中做出了突出貢獻(xiàn);美國(guó)亞利桑那州立大學(xué)設(shè)立柔性電子與顯示中心,重點(diǎn)圍繞全彩OLED顯示、電子紙和X射線檢測(cè)器開(kāi)展研究,已實(shí)現(xiàn)了小面積柔性顯示原型器件的中試量產(chǎn)。

在化學(xué)與生物傳感器及可穿戴設(shè)備等領(lǐng)域,美國(guó)西北大學(xué)生物集成電子中心主任John A.Rogers院士是國(guó)際知名的柔性電子學(xué)專(zhuān)家,在仿生電子器件的設(shè)計(jì)與制造、可穿戴生物醫(yī)學(xué)電子器件等研究領(lǐng)域走在世界最前沿;英國(guó)蘇塞克斯大學(xué)傳感技術(shù)研究中心則設(shè)有可穿戴/植入技術(shù)和柔性/可拉伸電子實(shí)驗(yàn)室;美國(guó)斯坦福大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院院長(zhǎng)鮑哲南院士在柔性薄型顯示器的全塑晶體管的新型高性能有機(jī)、高分子半導(dǎo)體材料方面做出突出貢獻(xiàn),尤其在人工電子皮膚領(lǐng)域;美國(guó)的伊利諾伊大學(xué)香檳分校、斯坦福大學(xué)、加州大學(xué)伯克利分校和圣地亞哥分校在柔性生物電子和柔性傳感領(lǐng)域有著重要貢獻(xiàn);美國(guó)蘋(píng)果公司、波音公司、哈佛大學(xué)等機(jī)構(gòu)聯(lián)合柔性混合電于制造創(chuàng)新研究所,共同致力于開(kāi)發(fā)柔性可穿戴式傳感器。

在柔性光伏領(lǐng)域,韓國(guó)首爾國(guó)立大學(xué)的電子與計(jì)算機(jī)工程系下設(shè)柔性電子與能源中心;光州科學(xué)技術(shù)學(xué)院成立了柔性光電子實(shí)驗(yàn)室聚焦先進(jìn)光電子器件系統(tǒng)、多功能納米光電電子學(xué)和下一代光學(xué)醫(yī)療體系;柔性集成技術(shù)是柔性電子實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵,而這類(lèi)技術(shù)主要壟斷在韓國(guó)三星公司和LG公司手中。

國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀

科學(xué)研究

我國(guó)在柔性電子技術(shù)領(lǐng)域已做出頗多努力。

國(guó)家自然科學(xué)基金委針對(duì)柔性電子技術(shù)專(zhuān)門(mén)設(shè)立了重大國(guó)際合作項(xiàng)目和系列面上項(xiàng)目,比如,面向柔性制造的人-機(jī)技能共享與互助協(xié)作方法與技術(shù),柔性與可穿戴材料化學(xué),個(gè)性定制與柔性制造智能化技術(shù),有機(jī)/柔性光電子器件與集成,柔性光電子技術(shù)及器件等;

國(guó)家“973”計(jì)劃則支持了高效有機(jī)/聚合物太陽(yáng)電池材料與器件研究、可印刷塑料電子材料及其大面積柔性器件相關(guān)基礎(chǔ)研究、可延展柔性無(wú)機(jī)光子/電子集成器件的基礎(chǔ)研究等項(xiàng)目;

國(guó)家“863”計(jì)劃也設(shè)立了“柔性顯示關(guān)鍵材料與器件技術(shù)”專(zhuān)項(xiàng);國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃設(shè)立了12個(gè)與柔性電子技術(shù)相關(guān)的項(xiàng)目;

“新一代人工智能”重大專(zhuān)項(xiàng)中的“新型感知和智能芯片”方向,則要求開(kāi)發(fā)功能類(lèi)似生物、性能超越生物的柔性感知系統(tǒng)等。

各高校、企業(yè)和地方政府也積極支持柔性電子技術(shù)的研究,為我國(guó)柔性電子技術(shù)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

在化學(xué)與生物傳感器及可穿戴設(shè)備領(lǐng)域,西北工業(yè)大學(xué)柔性電子研究院、南京工業(yè)大學(xué)先進(jìn)材料研究院和南京郵電大學(xué)在黃維院士的帶領(lǐng)下,在高性能有機(jī)光電材料及器件、大批量制備有機(jī)半導(dǎo)體薄膜系統(tǒng)開(kāi)發(fā),以及新型高靈敏柔性健康傳感器的研制方面取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展。

清華大學(xué)航天航空學(xué)院、柔性電子技術(shù)研究中心馮雪教授課題組,在柔性顯示、柔性傳感、柔性固體器件與健康醫(yī)療等方向取得了一系列重要突破,特別是在生物傳感器的研究中,研發(fā)了類(lèi)皮膚柔性電子生物傳感器,實(shí)現(xiàn)了醫(yī)療級(jí)的血糖監(jiān)測(cè)精度;通過(guò)將力學(xué)理論與信息、材料、化學(xué)等學(xué)科交叉,發(fā)展了一種能夠在體溫驅(qū)動(dòng)下自動(dòng)攀爬至外周神經(jīng)束上的三維螺旋形纏繞電極,為外周神經(jīng)調(diào)控技術(shù)在臨床上的應(yīng)用提供了嶄新的思路,成果發(fā)表在固體力學(xué)頂級(jí)期刊。

清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系聯(lián)合中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所,在柔性電子快速制備工藝探索上取得突破,研發(fā)了適用于廣泛基底的柔性電子制造一步法轉(zhuǎn)印技術(shù),又找到了一種普適性柔性電子快速制造方法,為可穿戴式醫(yī)療及個(gè)性化電子健康產(chǎn)品的快速制造,提供了嶄新的技術(shù)和工具,具有十分重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值。中國(guó)科學(xué)院北京納米能源與系統(tǒng)研究所王中林院士,以柔性電子為基礎(chǔ),借助新型柔性材料或結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),開(kāi)發(fā)了針對(duì)能源收集、存儲(chǔ)等多功能耦合的可穿戴設(shè)備。

成立于2017年底的浙江清華柔性電子技術(shù)研究院在柔性材料器件、柔性傳感、柔性顯示、柔性光學(xué)測(cè)量等各個(gè)方向均有所研究,且在柔性傳感生物信號(hào)及檢測(cè)方面已取得國(guó)際領(lǐng)先的研究成果。

產(chǎn)業(yè)方面

在柔性顯示照明領(lǐng)域,京東方(BOE)作為國(guó)內(nèi)自主掌握柔性顯示技術(shù)的企業(yè),首次設(shè)計(jì)出全球獨(dú)有的針對(duì)外折的AMOLED產(chǎn)品多膜層結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)了曲率半徑5mm條件下20萬(wàn)次彎折,獲2019年度北京市科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)特等獎(jiǎng)。

目前,京東方已在多地布局柔性AMOLED生產(chǎn)線,綿陽(yáng)6代柔性AMOLED生產(chǎn)線于2019年7月開(kāi)始量產(chǎn),還將在重慶建設(shè)第三條第6代AMOLED生產(chǎn)線。廣東聚華印刷顯示技術(shù)有限公司在柔性顯示領(lǐng)域一直走在國(guó)際前列,是業(yè)內(nèi)唯 一一家“國(guó)家印刷及柔性顯示創(chuàng)新中心”,聚焦印刷顯示工藝的基礎(chǔ)、關(guān)鍵技術(shù)開(kāi)發(fā)和工業(yè)化應(yīng)用,其所研制的印刷顯示機(jī),連續(xù)多年在全球性消費(fèi)電子展盛會(huì)—美國(guó)拉斯維加斯CES展會(huì)上展出。

臺(tái)灣工業(yè)技術(shù)研究院設(shè)立柔性電子量產(chǎn)開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)室在卷對(duì)卷加工工藝和OLED照明技術(shù)、柔性觸摸板模組等方面開(kāi)展工藝開(kāi)發(fā)。

 
關(guān)鍵詞: 柔性電子
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