编者按
随着当代科学技能的发展，在信息、新材料、新能源等领域，特殊是交叉领悟的方向，正呈现出一批具有重大影响，能够改变科技、经济、社会格局的颠覆性技能，能使一个国家在新一轮家当变革中赢得竞争上风。我国科学家应看重在信息、生命、材料和物质科学领域开展前沿探索，力争在更多计策性根本科学领域实现率先打破，在关键核心技能领域进行颠覆性创新。本期约请亚太工程组织联合会主席、中国科学院院士黄维先容颠覆性技能“柔性电子”。
柔性电子是在学科高度交叉领悟根本上产生的颠覆性科学技能，能够打破经典硅基电子学的本征局限，可为后摩尔时期器件设计集成、能源革命、医疗技能变革等更新换代等供应创新引领，是我国自主创新引领未来家当发展的主要计策机遇。
催刚为柔，独开生面：柔性源于材料
柔性电子的精良性能首先得力于对有机或无机电子元器件材料性能的极致追求。核心元器件的“柔性”设计是柔性电子器件制备的关键。目前紧张通过两种策略实现：
其一，采取本征柔韧性的功能有机分子和聚合物质料作为柔性电子器件构筑单元。例如，在塑料（聚合物）基底上构筑的有机发光二极管（OLED）已被广泛运用于可弯折、可卷曲、轻薄显示屏幕诸如曲面电视、可折叠手机等。有机半导体材料和高分子聚合物质料可作为电子浆料适用于印刷电子技能，实现大批量、低本钱、高效率的柔性电子器件加工与集成。未来柔性电子器件的加工与制造就像打印一个文件一样便捷。
其二，通过材料的微构造设计实现刚性无机材料的柔性化。例如当材料的尺寸降落到微纳米尺度后，由于材料的微纳米效应，本身坚硬的材料将表现出可波折的柔韧特性。好比一张纸比一本书更随意马虎实现弯折，一根弹簧比一根钢丝更具有伸缩性。基于该策略，近年来，科学家设计制造了“S型”金属微电路，并将其嵌入超薄硅胶材质形成柔性可拉伸集成电路。
由于材料的厚度降落至纳米尺度后，材料的电学和力学性能将发生改变，理论研究和实验研究已经表明原子级厚度的二维材料在柔性电子领域具有广阔的运用前景。例如石墨烯已被验证可作为透明导电薄膜运用于柔性透明触摸屏。
原子级厚度的硫族金属化合物兼具优秀的柔韧性和可调控的电输运性能，使得该类材料可作为柔性电子元器件的关键组成单元，使高性能柔性电子的无机化和微型化成为可能。
刚柔并济，崭露锋芒：材料决定器件
柔性电子器件是柔性电子的紧张表示形式之一。以柔性材料为根本，结合微纳米加工与集成技能，设计制造可实现逻辑放大、滤波、数据存储、旗子暗记反相、数字运算、传感等功能的新一代柔性电子元器件，是信息技能发展的急迫需求。柔性功能材料所具有的光、电、磁、热、力等独特的物理和化学性能，使得柔性电子器件可被广泛运用于柔性显示、数据加密、可穿着感知等智能化电子系统。
西北工业大学柔性电子研究院、南京工业大学前辈材料研究院和南京邮电大学在有机电子学研究领域具有长期的事情根本，提出了有机半导体p-n能带调节理论，实现了动态自调节智能有机光电材料的设计、制备及器件运用；研制出了高性能的蓝光有机半导体器件，个中非掺杂型蓝光有机半导体器件效率达到国际前辈水平；设计和加工了多套有机半导体器件制备与评价系统，建成了180毫米基板的OLED工艺中试线；开拓了海内第一套有机半导体喷墨打印系统，首次进行了水溶性有机半导体薄膜的喷墨打印，使得大批量制备有机半导体薄膜成为可能；提出了传感器柔性化的新策略，发展了柔性衬底上微纳米加工技能，研制出了一系列新型高灵敏柔性康健传感器；设计了实现水溶性有机半导体传感材料的多种有效策略，开拓了可对多种目标剖析物具有超高灵敏度检测的水溶性有机半导体材料，构建了对多种主要剖析物具有检测和成像功能的磷光生物探针和具有高特异性的“量子点－生物分子”复合探针，为疾病机理研究和疾病诊断供应了新的剖析方法和成像技能；开拓了天下上首例无金属、无重元素的纯有机半导体长余辉材料，发展了有机光电材料在数据加密和信息防伪领域的新运用；创造了体相异质结聚合物半导体存储技能，利用其动态特性和空间位阻功能化成功地实现了双稳态调控，开辟了存储器研究的新领域。
上述研究成果，为智能柔性电子器件的设计与制造，供应了主要的理论辅导。只管我们在柔性电子领域已取得系列成果，但仍面临着诸多问题和寻衅。通过新型柔性功能材料的设计合成和物性研究、高性能柔性电子器件的加工与集成，进一步认识柔性电子学的物理机制，对柔性电子学的理论完善和柔性电子家当的迅速发展具有主要支撑浸染，同时也有利于推进我国在电子信息家当领域的转型升级。
柔胜刚克，乘风破浪：器件超过运用
当前，电子信息家当仍旧以刚性器件和系统为主。经由近百年的技能积累，刚性器件具有成熟的加工装备、高运行速率、高精确性、高稳定性等优点。然而，经典硅基电子学的局限性受摩尔定律的影响日益突出。柔性电子的出身为经典电子学的发展供应了新的方向，触发了新形态电子设备的产生，也将使人们的日常生活发生革命性的变革。如可折叠、可卷曲、柔性显示器将改变现有图片和影视的呈现形式，使得手机、电视等消费电子产品的形态更加新颖和轻便。
柔性电子皮肤可集成多种柔性传感器，通过优化柔性器件与生物中枢神经系统界面，帮助义肢实现感知功能，授予机器人具有、乃至超越人类皮肤的智能仿生触觉功能。柔性康健传感器可以贴附于人体用来对体温、心率、心电、脑电波、血压、汗液和血液组分等康健参数持续检测，并对干系数据进行智能剖析和存档，实现人体康健状况的评估与疾病的远程诊断。柔性康健监测系统，可随时随地持续监测人体康健状态。
柔性电子具有轻薄、低能耗、好的生物相容性和可调控力学性能等，特色使得康健监测系统可长期贴附于人体皮肤而不影响人们的日常活动。智能穿着设备可将运用软件和网络进行无线连接，实现远程办公和休闲的结合，也可实现诸如基于生理电监测的意念掌握技能。可植入的柔性电子设备为繁芜疾病的治疗，如帕金森、癫痫、烦闷症等供应了新的治疗手段。
近年来，人工智能技能的发展推动了语音识别、机器掌握和经济政策决策的精准化、智能化、高效化。柔性电子是人工智能的根本支撑，将引领和拓展人工智能技能在更多领域的运用。柔性人工神经形态芯片可实时仿照人类大脑进行学习与高速运算，从而知足人工智能技能对云打算等超强处理算法的硬件需求。柔性电子的智能化特质，使得其在未来信息技能中具有不可替代的浸染。
以柔克刚，决胜千里：运用定义未来
老子《道德经》曰：“天下莫柔弱于水，而攻倔强者莫之能胜，以其无以易之。”面对西方国家对我国技能封锁与遏制，颠覆性科技创新是主要出路。我们应在碳基材料与光电过程结合的根本上，孕育以光电子家当为先导的柔性电子巨型家当，打破欧美长期把持的在硅基材料与电子过程结合根本上形成的微电子家当主导家当发展的格局，引领具有超高附加值特色的计策性、主导性和支柱性柔性电子家当发展，首创柔性电子定义的新时期。
以柔性电子为核心，着力发展“饥饿科技”（FAMISHED），即柔性电子、人工智能、材料科学、泛物联网、空间科学、康健科学、能源科学和数据科学等八大关键核心科学技能与计策性新兴家当，是我国在颠覆性科技创新前沿领域开道超车的主要计策机遇。
在国防科技创新和航空航天领域，武器装备的智能化和集成化已成为当前的发展趋势。柔性电子可领悟智能材料、传感器、信息传输与处理等前沿技能，提升干系装备与系统的智能化水平，推动航空航天的发展，做事国防当代化培植。深入开展柔性电子领域的研究是驱动我国全面创新发展的新引擎。
柔性电子是实践“人才强国计策”的主要路子之一。柔性电子的多学科高度交叉性，将冲破传统学科间的壁垒，以创新的人才引进和培养办法，促进新兴前沿交叉学科的培植与发展。以柔性电子为契机，履行创新制度培植，凝聚海内外中华儿女聪慧和力量，引发各种创新群体的人才引领示范浸染、挖掘人才创新活力和潜能，为构筑人类命运的共同体作出新贡献。
笔者认为，在新一轮科技革命和家当变革中，柔性电子是我国自主创新引领未来的主要计策机遇。应把握住发展柔性电子这一家当，立足于前瞻性根本研究，凝练提出重大科学问题，寻求重大理论打破，节制核心关键技能，产出引领性原创成果，提高我国干系学科原始创新和自主创新能力。
