柔性传感技术概述
柔性传感技术概述
柔性传感技术概述柔性传感技术是一种新兴的技术领域，将传感器技术与柔性电子技术相结合，开创了新的传感器应用方向。
柔性传感技术可以用于测量和检测各种环境和生物参数。
相比传统刚性传感器，柔性传感器具有优势，如可弯曲、可拉伸、可卷曲、可贴合等特点，适用于多种复杂应用场景，如人体穿戴监测、智能医疗、机器人感知、智能家居等。
柔性传感技术的发展主要受到两个因素的驱动。
首先，柔性电子技术的快速发展为柔性传感器的制造提供了可行性。
传统刚性传感器主要通过硅片等刚性材料制造，限制了传感器的形状和应用范围。
而柔性传感器采用柔性基底材料制造，并使用柔性电子技术将电子元器件集成在其中，使得传感器可以具备柔性和可变形的特性。
其次，柔性传感技术对于一些特殊场景和应用需求具有重要意义。
例如，对于病人的身体状态监测，传统监测设备体积庞大且使用不便，而柔性传感器可以与人体表面紧密贴合，实时监测身体参数，并且具备舒适性和便携性。
此外，在机器人领域，柔性传感器可以用于感知机器人的外界环境和接触物体的力度，提高机器人的感知能力和工作效率。
柔性传感技术的核心就是柔性传感器的制造。
柔性传感器可以采用多种材料制造，如聚合物、纳米材料和金属薄膜等。
这些材料具有柔软性和可延展性，可以适应不同形状和变形。
同时，柔性传感器的制造过程也采用了多种新技术，如印刷、溶胶喷射和薄膜沉积等，这些制造方法能够在柔性基底上直接制造传感器元件，实现大规模制造和低成本生产。
柔性传感器的工作原理多种多样，包括电容、电阻、压电效应和光学等。
通过改变柔性传感器的形状、结构或材料特性，可以实现不同参数的测量和检测。
例如，压电效应可以将外力转变为电信号，用于测量压力、应变和力度。
而电容传感器则通过测量电容的变化来检测物体的距离和形状。
柔性传感器还可以与其他电子元器件相结合，形成多传感器网络，实现多参数的测量和信息处理。
柔性传感技术在医疗健康、智能穿戴和智能家居等领域有着广阔的应用前景。
柔性电子传感器详解
柔性电子传感器详解目前，许多智能化的检测设备已经大量地采用了各种各样的传感器，其应用早已渗透到诸如工业生产、海洋探测、环境保护、医学诊断、生物工程、宇宙开发、智能家居等方方面面。
随着信息时代的应用需求越来越高，对被测量信息的范围、精度和稳定情况等各性能参数的期望值和理想化要求逐步提高。
针对特殊环境与特殊信号下气体、压力、湿度的测量需求，对普通传感器提出了新的挑战。
面对越来越多的特殊信号和特殊环境，新型传感器技术已向以下趋势发展：开发新材料、新工艺和开发新型传感器；实现传感器的集成化和智能化；实现传感技术硬件系统与元器件的微小型化；与其它学科的交叉整合的传感器。
同时，希望传感器还能够具有透明、柔韧、延展、可自由弯曲甚至折叠、便于携带、可穿戴等特点。
随着柔性基质材料的发展，满足上述各类趋势特点的柔性传感器在此基础上应运而生。
柔性传感器的特点与分类1、柔性传感器的特点柔性材料是与刚性材料相对应的概念，一般，柔性材料具有柔软、低模量、易变形等属性。
常见的柔性材料有：聚乙烯醇( P V A ) 、聚酯( P E T ) 、聚酰亚胺( P I ) 、聚萘二甲酯乙二醇酯( P E N ) 、纸片、纺织材料等而柔性传感器则是指采用柔性材料制成的传感器，具有良好的柔韧性、延展性、甚至可自由弯曲甚至折叠，而且结构形式灵活多样，可根据测量条件的要求任意布置，能够非常方便地对复杂被测量进行检测。
新型柔性传感器在电子皮肤、医疗保健电子、电工、运动器材、纺织品、航天航空、环境监测等领域受到广泛应用。
2、柔性传感器的分类柔性传感器种类较多，分类方式也多样化。
按照用途分类，柔性传感器包括柔性压力传感器、柔性气体传感器、柔性湿度传感器、柔性温度传感器、柔性应变传感器、柔性磁阻抗传感器和柔性热流量传感器等；按照感知机理分类，柔性传感器包括柔性电阻式传感器、柔性电容式传感器、柔性压磁式传感器和柔性电感式传感器等。
柔性传感器的常用材料1、柔性基底为了满足柔性电子器件的要求，轻薄、透明、柔性和拉伸性好、绝缘耐腐蚀等性质成为了柔性基底的关键指标。
柔性传感器在人机交互中的应用研究
柔性传感器在人机交互中的应用研究柔性传感器是一种新型的传感器，它可以采集到变形信息及各种机械量的变化，使得它应用领域非常广泛。
在人机交互领域中，传统的人机交互方式很难实现多种多样的交互方式，而柔性传感器的出现使得人机交互方式更加多样化，也更加贴近人类的生活习惯和行为特征。
一、柔性传感器的特点柔性传感器与传统的传感器不同，它有以下几个特点：1. 柔性：柔性传感器可以弯曲、扭转、伸展，甚至可以折叠和缩小，能够适应各种场合并且无任何变形损伤。
2. 灵敏：柔性传感器对变形非常敏感，它能够监测到不同方向的变形信息，并转换成电信号输出。
3. 可定制化：柔性传感器本身就是一种柔性材料，可以根据使用场合的需要来设计不同的形状和大小，并且可以实现定制化的生产。
二、柔性传感器在人机交互中的应用1. 触摸屏技术触摸屏技术常用于智能手机、平板电脑等的显示屏幕上，根据用户的触摸操作来改变显示屏的内容。
柔性传感器在触摸屏上的应用可以增加触摸屏的灵敏度和响应速度，同时也可以实现非常细腻、真实的触感反馈，增强用户的使用体验。
2. 姿态捕捉技术姿态捕捉技术广泛应用于VR、AR等虚拟现实技术中。
柔性传感器可以通过贴在手臂、手腕、脖子等位置，通过捕捉身体的运动变化，实现真实的虚拟现实环境，增强用户的沉浸感。
3. 动作检测技术柔性传感器可以用来监测人体的各种运动姿势，从而实现对人体动作的分析和评测，用于智能健身、运动康复等领域。
4. 普适游戏交互技术普适游戏是一种基于物理交互的游戏形式，将现实场景与虚拟场景相结合，使玩家能够通过自己的身体动作操作游戏。
在这种游戏环境中，柔性传感器可以轻松捕捉到用户的身体动作信息，发挥关键作用。
5. 智能健康监测技术柔性传感器还可以用于实现智能健康监测，如用于睡眠状态的监测、热量消耗的监测等，可以帮助用户更加精准地掌握自身健康状况。
三、柔性传感器应用的现状和发展趋势目前，柔性传感器在人机交互领域的应用还不够广泛，但是随着科技的不断发展，它将会在智能穿戴、虚拟现实、康复治疗、智慧城市等领域得到越来越广泛的应用。
新型柔性传感器的制备与研究
新型柔性传感器的制备与研究近年来，随着现代科技的发展，人们对传感技术的需求越来越高。
而在传感技术的领域里，新型柔性传感器作为一种新型的传感器，因其灵敏度高、响应速度快、量程较大、抗干扰性强等特点，吸引了广大科学家的关注。
一、新型柔性传感器的定义与特点所谓新型柔性传感器，是一种基于新型材料制备而成的传感器。
它与传统的传感器不同，主要表现在以下几个方面。
1. 柔性性能好。
新型柔性传感器具有较好的柔性，能够适应各种弯曲形变。
2. 灵敏度高。
新型柔性传感器的灵敏度比传统的传感器高多了，能够更精确的感知周围环境。
3. 抗干扰性强。
新型柔性传感器的材料具有较好的抗干扰性，能够在复杂的环境下准确地检测环境变化。
二、新型柔性传感器的制备方法新型柔性传感器的制备方法主要有以下几个方式。
1. 喷绘法。
这种方法一般使用纳米材料，将其喷洒到感光材料上，从而制造出敏感层。
这种方式简单易行，但对材料的选择要求较高，效果也不稳定。
2. 溶剂挥发法。
这是一种较为简单的制备方法。
对于溶解度较大的感光材料或胶体材料，将其溶解在微量溶剂中，然后将其铺在敏感层上，随后将敏感层放置在室温下挥发溶剂。
效果较好，但不同的材料种类有不同的要求。
3. 旋涂法。
这种方法是将粘度较大的感光材料溶解在溶剂中，随后使用旋涂机在敏感层上涂上一层极薄的涂层。
这种方法能够制造出较为均匀的层，但对原料和设备要求较高。
4. 印刷法。
该技术是将感光材料沉积在电极基片上的一种简单技术，应用于量产。
由于其简单好用，已经在很多场合得到应用。
但是，由于印刷技术本身的限制，加上印刷技术需要很多时间，制造好的电极较难达到高精度的限制。
三、新型柔性传感器的应用领域新型柔性传感器在食品、医疗、智能装备、智能物流等多个领域都有着广泛的应用。
1. 医学领域。
新型柔性传感器在医学领域的应用十分广泛，包括手术、检测和病理诊断。
由于新型柔性传感器能够在体内感知到人体的变化，因此被称为“内窥镜的无影灯”。
柔性传感器材料的研究及性能分析
柔性传感器材料的研究及性能分析近年来，随着科技的发展，柔性传感器材料在各个领域中得到了广泛的应用。
从医疗健康到智能家居，从工业机械到航空航天，柔性传感器的出现为我们的生活带来了许多便利。
本文将探讨柔性传感器材料的研究和性能分析。
一、柔性传感器的定义与特点柔性传感器是一种具有柔性结构的传感器，能够实现对物体形变、压力、拉伸等物理量的测量。
与传统硬性传感器相比，柔性传感器具有以下特点：首先，柔性传感器具有较好的柔韧性和适应性，可以与曲面和不规则形状的物体接触；其次，柔性传感器可以实现多方向的应变测量，提供更多的信息；最后，柔性传感器具有较低的成本和较高的可制备性，使其在大规模应用时具有显著的优势。
二、柔性传感器材料的研究进展1. 有机材料有机材料是柔性传感器中最为常见的材料之一。
传统的有机材料包括聚合物和复合材料。
聚合物材料通常具有较好的柔韧性和可加工性，但其导电性能较差。
为了提高聚合物材料的导电性能，研究者通常会添加导电填料，如碳纳米管、金属纳米粒子等。
复合材料是指不同种类的材料通过混合或复合制备而成的材料，能够综合利用各种材料的优点。
近年来，研究人员通过设计和制备合适的复合材料，成功地提高了柔性传感器的灵敏度和响应速度。
2. 纳米材料纳米材料正成为柔性传感器材料研究的热点。
纳米材料具有较大的比表面积和独特的物理化学性质，使其在传感器领域具有广阔的应用前景。
例如，氧化锌纳米线具有优异的力学柔韧性和高度敏感的气体敏感性能，可用于制备柔性压力传感器和气体传感器。
碳纳米管是一种具有优异导电性能和可变阻值的纳米材料，可用于制备柔性应变传感器和触摸传感器。
三、柔性传感器性能的分析柔性传感器的性能分析是评价柔性传感器技术水平的重要手段。
常用的性能分析指标包括灵敏度、线性度、稳定性和适应性等。
1. 灵敏度灵敏度是指传感器输出数据相对于输入参数变化的响应程度。
柔性传感器的灵敏度与其所使用材料的特性相关。
一些材料具有较高的灵敏度，可实现对微小压力或应变的测量。
柔性传感器的研究及其应用
柔性传感器的研究及其应用随着人们对健康、医疗、机器人等领域需求的不断增加，传感器也越来越广泛地应用于各种场合。
传统的硬性传感器由于刚性和精度问题，往往难以满足柔性物体的需求。
为解决这一问题，柔性传感器应运而生。
柔性传感器是指可弯曲、拉伸和扭转的柔性材料制成的传感器。
这种传感器的结构灵活，具有较高的韧性和耐磨性，能够适应一定范围内的形变和变形。
而且，柔性传感器可以在测量过程中贴合物体表面，避免空气隙间的测量错误，这使其具有广泛的应用前景。
目前，柔性传感器的研究和应用正在不断扩展。
其中，广泛应用于人体的生物监测领域，如测量血压、心电图、脑电波等指标。
同时，它还被用于机器人的柔软接触和手势识别以及安全领域的对物品的接触和变形的检测。
以下介绍柔性传感器在各个领域的应用。
在医疗领域，柔性传感器可用于生态电学测量以及医疗设备的设计。
通过采用柔性材料制成的传感器，可以有效减少磨损和刺激，提高用户的舒适和安全性。
此外，柔性传感器还可以实现高清晰度的身体成像，从而更好地发现疾病和炎症。
在机器人领域，柔性传感器可以改善机器人的柔软接触能力，实现更适应性的操作。
采用柔性传感器的机器人能够准确地感测到柔软载荷并适应重载荷的变化。
这使得机器人在完成复杂任务时表现更出色。
在安全领域，柔性传感器可用于监测变形和起伏的微型结构。
例如，可基于柔性传感器制造变形检测器，用于检测多个行星着陆器的安全。
此外，在建筑结构和桥梁方面也可以使用柔性传感器，以检测因水管、峡谷和地震等原因引起的微小变形。
随着技术的日益成熟和发展，未来柔性传感器的应用前景会变得更加广泛。
想象一下智能服装、卫生巾、智能鞋等各种应用中的柔性传感器的应用。
传感器的适应性和灵活性，已成为开发更多个性化和高性能应用的必备工具。
总之，柔性传感器的研究和应用已经成为科技领域发展的一个重要趋势。
未来，柔性传感器的研究还将向更加先进的方向发展。
预计未来将使用更智能的传感器来实现更高的性能水平。
柔性传感技术在智能医疗中的应用
柔性传感技术在智能医疗中的应用随着社会的不断发展，人们越来越重视医疗健康。
智能医疗技术成为医疗领域的重要研究方向之一。
其中，柔性传感技术成为智能医疗领域的热点技术之一。
本文将从柔性传感技术的基础、应用以及未来发展方向等方面，简单介绍柔性传感技术在智能医疗中的应用。
一、柔性传感技术的基础柔性传感技术是指将传感器集成在柔性基底上，以实现灵活性强、可塑性好、易操作的传感器技术。
与传统传感技术相比，柔性传感技术具有以下优势：（1）形状可变性：柔性传感器具有形状可变性，能够适应不同的环境和需求，使得传感器的应用范围更广泛。
（2）柔韧性：柔性传感器具有柔韧性，能够适应各种形状变化，从而提高了传感器的稳定性。
（3）低成本：柔性传感器具有低成本的优势，能够大量生产，从而使得传感器在医疗领域的应用更加普及。
（4）易于植入：柔性传感器可以根据人体器官的形状和大小来设计，从而更准确地检测人体生理参数。
二、柔性传感技术在智能医疗中的应用（1）智能监测：柔性传感技术可以实时监测患者的生理参数，例如血压、心率、体温、血氧饱和度等，以及患者的运动状态、睡眠情况等。
通过监测这些数据，医生可以及时了解患者的身体状况，及时采取相应的治疗措施。
（2）智能诊断：柔性传感技术可以通过监测患者的生理参数和运动状态等数据，提供更为准确的诊断结果。
例如，通过监测患者的心率和血氧饱和度等指标，可以快速诊断出患者是否存在心脏疾病。
（3）智能治疗：柔性传感技术可以实现对患者的药物治疗进行智能化管理。
例如，在患者体内植入柔性传感器，可以实现对患者体内药物的实时监测，有效控制药物的剂量，从而避免药物的过度使用或剂量不足。
（4）远程医疗：柔性传感技术可以实现患者与医生之间的远程传输和监测。
通过将柔性传感器与互联网相连接，患者可以实时将自己的身体数据发送给医生，由医生对患者进行远程监测和诊断，提高了患者的就诊效率和医生的诊断准确率。
三、未来发展方向柔性传感技术在智能医疗中的应用前景十分广阔。
2024年柔性传感器市场分析现状
2024年柔性传感器市场分析现状引言柔性传感器是一种新型的传感器技术，其具有柔性、薄型和轻量化等特点，因此在各个领域具有广泛的应用前景。
本文将对柔性传感器市场的现状进行分析，包括市场规模、市场发展趋势、应用领域等方面，并进一步探讨柔性传感器市场的发展前景。
市场规模目前，柔性传感器市场规模庞大且不断扩大。
根据市场研究公司对柔性传感器市场的调研数据显示，全球柔性传感器市场在过去几年中每年都保持着两位数的增长。
据预测，到2025年，全球柔性传感器市场规模将达到数十亿美元。
市场发展趋势1. IoT和智能穿戴设备的快速发展随着物联网（IoT）技术的快速发展，智能穿戴设备的普及，对柔性传感器的需求也越来越高。
柔性传感器可以与智能设备结合，帮助收集和分析各种人体指标数据，如心率、血压、体温等，为用户提供更加精准的健康管理和监测。
因此，柔性传感器在智能穿戴设备市场中有着广阔的发展空间。
2. 汽车电子设备的智能化和自动化随着汽车电子设备的智能化和自动化水平的提高，对柔性传感器的需求也在不断增加。
柔性传感器可以用于汽车座椅、方向盘、安全气囊等部件中，实现对车内环境、乘客状态等信息的实时监测和反馈。
因此，在汽车电子设备市场中，柔性传感器有着广阔的应用前景。
3. 医疗健康设备的迅速发展医疗健康设备是柔性传感器的另一个重要应用领域。
柔性传感器可以应用于生化传感、体外监测、手术辅助等方面，可以实现对人体健康状况的实时监测和数据采集。
随着人们对健康管理的日益重视，医疗健康设备市场的规模不断扩大，为柔性传感器提供了广阔的发展空间。
应用领域1. 体感交互柔性传感器在体感交互领域有着广泛的应用。
通过与人体接触，柔性传感器可以实时感知和记录人体的姿势、动作、力度等信息，为虚拟现实、增强现实等交互方式提供更加精确和自然的输入。
目前，柔性传感器在游戏、体育训练、人机交互等领域已经得到了广泛的应用。
2. 智能电子皮肤柔性传感器作为智能电子皮肤的关键组成部分，可以实现对物体的触摸、压力、温度等信息进行感知和反馈。
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wrapped wrapped 0.3 cm 75mm wrapped
电路的柔性使得其在湿润的条件 下与大脑不规则表面实现非常好 的全面接触
研究进展：可延展柔性无机电子器件
可调电子眼
（Nature 454, 748-753, 2008） （PNAS 108(5), 1788-1793, 2011）
LED 1mm
1mm
electrode
tactile sensor Catheter Sensors 5mm 500mm deflate inflate rabbit heart 500mm electrode
electrode
5 mm
temp sensor
lesion electrode lesion
17
2.高速柔性薄膜器件的高效、大规模转印集成技术研究 研究内容：
柔性基体表面微结构设计实 现界面粘附力调控的机理 薄膜与柔性基体转印结合过 程及控制参数
转印机理
大规模局部主动控制的转移 印刷集成方法
大规模转印
科学贡献：基于界面可控粘附的转印理论与集成方法 技术突破：实现高效高成品率的转印技术
中 比 3 重 （ 0 ％ ）
电 子 信 息 制 造 业 收 入 （ 亿 元 ）
2008 2009 2010 2011 2012
100000 80000 60000 40000
28 24
增 20 长 率 16 （ ％ 12 ）
8
电子信息制造业一直保持增长，但增长率在降低，高速 柔性电子技术能够促进信息产业革新和升级。
蓝光有机LED外部量子 效率为4.8%，使用寿命 小于15000小时； 蓝光无机LED外部量子 效率达到60%，使用寿 命达到50000小时以上
（Kim等2010年报道）
有机电子器件的电学性能与无机电子器件相比，相差数倍 5 不能利用有机半导体实现高频高速特性！
无机电子器件可伸展柔性的重要意义
将电子元件转移印刷到曲面上，实现与人眼相似的功能，同 时通过内压的调控微调镜头曲面的曲率，实现镜头的缩放。
研究进展：可延展柔性无机电子器件
多功能医用导管
Device Integration onto catheter ACF film 1
（Nature Materials 10, 316-323, 2011）
研究进展：可延展柔性无机电子器件
可延展柔性电池
(NATURE COMMUNICATIONS 4:1543, 2013)
高达 200％-250% 的延展性
研究进展：可延展柔性无机电子器件
可延展柔性电池
(NATURE COMMUNICATIONS 4:1543, 2013)
研究进展：柔性电子器件的制备和集成方法
15
主要研究内容
① 力学介入的可延展柔性高速薄膜器件集 成化设计研究 ② 高速柔性薄膜器件的高效、大规模转印 集成技术研究 ③ 满足柔性基体集成的高速薄膜器件的微 纳制备技术研究
④ 柔性/刚性异质界面对高速薄膜器件集成 及电子学性能的调控机理研究
⑤ 具有柔性互连导线的高速薄膜器件的延 迟机制与可靠性研究
CPDMS
多功能医用导管利用结构的高延展性（高达100％），实现了 将多种功能的芯片集成于导管头上，减小了微创手术的创伤。
研究进展：可延展柔性无机电子器件
仿表皮的柔性电子器件
（Science 333, 838-843, 2011）
bare skin
skin patch
deform relax
electronics 0.5cm tattoo
20
5.具有柔性互连导线的高速薄膜器件的延迟机制 与可靠性研究 研究内容：
高速可延展无机薄膜器件互连 导线延迟模型
高速可延展无机薄膜器件互连 导线可靠性评估 薄膜/基体系统的稳定性与可 靠性
大变形
裂纹
滑移
L-dL
界面强度在大变形情况下的演 化及失效过程
脱粘
科学贡献：高速可延展无机薄膜器件互连导线延迟机理
（PNAS 105: 18675-18680, 2008）
电子路板的延展性高达 140% 可扭转、弯曲
研究进展：可延展柔性无机电子器件
大脑上超柔的电路
1 cm 75mm
（Nature Materials 9: 511-517, 2010）
25mm
unwrapped 2.8mm
2.8mm
unwrapped
分析了波浪构型的柔性结构薄膜 屈曲的形貌和演化趋势。 Appl. Phys. Lett., 2011
33
碳纳米管:
高的电子迁移率, 比较稳定 高温生长, 电异质性
Nature (2008) Nature Nano. (2007)
6
高速柔性无机薄膜电子器件设计原理
基本 原理
刚性材料通过 结构化力学设 计实现柔性
PDMS Si
mother wafer: Si
pre dL L
PDMS
pre
电子学功能部件依然采用无机材料从而保证高速功能 通过力学及几何设计使得电子器件具备柔性可延展 大变形不改变器件电子学性能
高速柔性无机薄膜电子器件设计原理
岛桥结构设计
屈曲互联导线设计
电子学功能部件依然采用无机材料从而保证高速功能 通过力学及几何设计使得电子器件具备柔性可延展
电子信息产业是国民经济的重要支柱之一
电子信息制造产业在国内生产总值中占有重要的稳定比例
电 子 信 息 制 造 业 收 入 在
18 15 12 9 6
技术突破：薄膜器件稳定性和失效准则
21
三、国内的情况和研究条件
22
研究进展：可延展柔性无机电子器件
柔性无机μLED
（PNAS 105: 18675-18680, 2008）
通过力学机理设计的柔性无机mLED具比有机LED具有更高的亮 度、更长的寿命； 比传统无机LED具有更低的成本和高的延展性。
可供生物集成电子器件的半导体材料
Science (2001) PNAS (2001)
?
a-Si poly-Si 10 100 Si GaAs 1,000 10,000 1
0.1
聚合物:
溶液处理工艺 性能较差
小分子材料:
性能接近于a-Si 真空沉积
单晶材料:
需要研究固有的电荷传输； 易碎，集成工艺存在挑战
electronics
front side tattoo after transfer
backside of tattoo
after integration onto skin
after deformation
仿表皮的的电子原件具有与皮肤相近的模量，在无需外加粘结剂的 情况下，在各种工况下（褶皱、弯曲）与人体皮肤保持很好的的接触。
18
3.满足柔性基体集成的高速薄膜器件的微纳制备技术研究 研究内容：
小型化、薄膜器件的外延结构 设计和生长技术 小型化、薄膜器件的器件结构 设计和制备技术 面向精确转印的衬底剥离和微 结构支撑技术
衬底剥离后的微支撑结构
科学贡献：薄膜材料的微型化设计和制备研究 技术突破：满足转印的衬底剥离技术和微支撑结构
柔性薄膜电子器件设计制备与集 成技术
内容提纲
一、需求与应用 二、面临的技术挑战 三、国内的情况和研究条件
2
可延展柔性化是微电子器件的革命性发展方向
过去 现在 未来
工业需求
个人需求
生物集成需求
PNAS 106, 10875 (2009). Science 327, 1603 (2010).
电子器件可伸展柔性的重要意义
科学难点 如何实现脆性薄膜与柔性 基体的转印集成？ 如何控制大变形下无机薄 膜/柔性基体间的界面失 效？ 研究思路 调控无机薄膜/柔性基体 界面的粘附特性 大变形
异质界面
柔性器件
利用断裂力学确定界面失 效准则
14
科学问题三：柔性环境下无机薄膜器件的 高速电子学性能与退化机理
科学难点
如何保证可延展柔性环境 下无机薄膜的电学性能及 其可靠性？ 研究思路 通过理论分析无机薄膜在 变形下的电学性能 通过实验与理论计算结合 方式确定多场耦合作用下 的无机薄膜的电学性能
研究进展：可延展柔性无机电子器件
柔性无机μLED
（Science 325: 977-981, 2009）
通过力学机理设计的柔性无机mLED具比有机LED具有更高的亮 度、更长的寿命； 比传统无机LED具有更低的成本和高的延展性。
研究进展：可延展柔性无机电子器件
可延展柔性电路板
(Science 320:507-511, 2008)
ACS Nano 2011
实现了波浪构型的柔性可延展铁电薄膜器件制备。 自2011年发表以来被引用10次。
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研究进展：柔性结构破坏的大变形分析理论
理论和实验分了柔性结构界面破坏的三 种模式及其演化趋势 Adv. Func. Mater. 2008
从断裂力学角度提出了界面滑 移破坏的的表征方法 Appl. Phys. Lett., 2010
9
GDP
20000 0
4 0 2008 2009 2010 2011 2012
二、面临的技术挑战
10
高速柔性薄膜电子器件设计制备与集成的挑战
难点与挑战：
基于无机薄膜的电子器件可延 展柔性化？ 如何将脆性无机薄膜与柔性基 体集成？ 大变形及疲劳载荷下薄膜器件 是否失效？
器件或连线
柔性无机微纳电子器件原理 Flexible ICs
器件或连线
柔性化
二氧化硅 硅 介电质 硅
柔性基体 “柔性”电子器件