◎ 本刊記者 周 燁

7 月13 日-14 日，柔性電子技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心、清華大學(xué)柔性電子技術(shù)研究中心、杭州錢(qián)塘新區(qū)聯(lián)合主辦的第二屆柔性電子國(guó)際學(xué)術(shù)大會(huì)（ICFE2019）在杭州舉行。John A. Rogers 院士，Paul Burn 院士，Oliver G. Schmidt 院士，杭州市副市長(zhǎng)、錢(qián)塘新區(qū)黨工委書(shū)記柯吉欣，杭州市錢(qián)塘新區(qū)黨工委副書(shū)記、管理委員會(huì)主任何美華，浙江省科技廳副廳長(zhǎng)章一文，杭州市科技局局長(zhǎng)邵立春，錢(qián)塘新區(qū)管理委員會(huì)副主任王永芳、清華大學(xué)教授馮雪等出席開(kāi)幕式。

大會(huì)開(kāi)幕式上，柔性電子技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心和清華大學(xué)柔性電子技術(shù)研究中心共同發(fā)起的Flex.net 學(xué)術(shù)聯(lián)盟宣布成立。Flex.net 學(xué)術(shù)聯(lián)盟整合了各方優(yōu)勢(shì)資源和創(chuàng)新力量，通過(guò)共建、共享、共用，構(gòu)建柔性電子技術(shù)產(chǎn)學(xué)研生態(tài)系統(tǒng)。柔性電子技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心將聯(lián)動(dòng)學(xué)術(shù)、產(chǎn)業(yè)、政府、獨(dú)立實(shí)驗(yàn)室、其他非營(yíng)利機(jī)構(gòu)全方位資源，以基礎(chǔ)科研和重大需求為驅(qū)動(dòng)，堅(jiān)持創(chuàng)新模式，大力推進(jìn)柔性電子技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室走向產(chǎn)業(yè)化。

本次大會(huì)為期兩天，聚集了來(lái)自中國(guó)、美國(guó)、韓國(guó)、新加坡、澳大利亞、比利時(shí)、瑞典等多個(gè)國(guó)家及地區(qū)的柔性電子領(lǐng)域?qū)＜液蛯W(xué)者600 余人，共23 場(chǎng)專(zhuān)題學(xué)術(shù)報(bào)告。會(huì)議就柔性電子前沿領(lǐng)域進(jìn)行了交流和總結(jié)，并探討該領(lǐng)域未來(lái)的發(fā)展方向，積極推動(dòng)了柔性電子的跨學(xué)科、跨地域互動(dòng)和對(duì)話，推進(jìn)合作，深化交流。

與會(huì)嘉賓中不乏具有全球影響力的專(zhuān)家，其中，美國(guó)科學(xué)院、美國(guó)工程院、美國(guó)藝術(shù)與科學(xué)院三院院士John A. Rogers 教授，東京大學(xué)電氣與電子工程系教授、普林斯頓大學(xué)的全球?qū)W者Takao Someya 教授，英國(guó)劍橋大學(xué)George Malliaras 教授分別作了題為“皮膚電子和微流體系統(tǒng)” “基于可延展納米網(wǎng)絡(luò)的可穿戴電子器件在體外表征上的應(yīng)用” “基于有機(jī)電子的腦-機(jī)接口” 的報(bào)告。

圓桌會(huì)議上，John A. Rogers、Geor ge Malliaras、Paul Bur n、Oliver G.Schmidt、Takao Someya、Xiaodong Chen 等頂級(jí)專(zhuān)家學(xué)者及京東方技術(shù)專(zhuān)家圍繞“柔性電子技術(shù)的當(dāng)前瓶頸及發(fā)展戰(zhàn)略” 展開(kāi)了一場(chǎng)精彩的學(xué)術(shù)討論。

大會(huì)期間，柔性電子與智能技術(shù)全球研究中心研發(fā)團(tuán)隊(duì)發(fā)布了兩款經(jīng)減薄后厚度小于25 微米的柔性芯片——運(yùn)放芯片和藍(lán)牙SoC 芯片，現(xiàn)場(chǎng)介紹并演示了由兩款柔性芯片組成的柔性微系統(tǒng)的功能。運(yùn)放芯片能夠?qū)δM信號(hào)進(jìn)行放大處理，藍(lán)牙SoC 芯片是集成了處理器和藍(lán)牙無(wú)線通信功能的一款芯片。柔性電子技術(shù)顛覆性改變了傳統(tǒng)剛性電路的物理形態(tài)，極大促進(jìn)了人-機(jī)-物三元融合，是融合實(shí)體、數(shù)字和生物世界的變革性力量，將在集成電路、數(shù)字醫(yī)療、人工智能、智能制造、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域產(chǎn)生巨大而深遠(yuǎn)的影響。

為了又快又好地與人體進(jìn)行信息溝通和信息互換，科研人員們開(kāi)發(fā)了一系列柔性電子集成器件，用它們與人體組織直接貼附，實(shí)現(xiàn)對(duì)人體體征信息的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和檢查。清華大學(xué)教授馮雪領(lǐng)銜的柔性電子技術(shù)研究團(tuán)隊(duì)（國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“973” 項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)）經(jīng)過(guò)5 年攻關(guān)，提出了一系列新型可延展柔性光子/電子集成器件，揭示了電子器件與人體組織交互的科學(xué)原理，為未來(lái)遠(yuǎn)程醫(yī)療、腦機(jī)結(jié)合、遠(yuǎn)程互聯(lián)網(wǎng)提供了全新的科學(xué)視角和解決方案，相關(guān)成果發(fā)表在Science Advances、Advanced Materials 等國(guó)際權(quán)威雜志上。

同期舉行了以“柔性電子技術(shù)：改變?nèi)祟?lèi)未來(lái)” 為主題的科學(xué)家與媒體對(duì)話系列品牌活動(dòng)—— “科學(xué)麻辣燙”（2019 年第二期）?；顒?dòng)特邀澳大利亞昆士蘭大學(xué)教授、澳大利亞科學(xué)院院士、澳大利亞ARC 榮譽(yù)院士Paul Burn，清華大學(xué)教授、國(guó)家973 項(xiàng)目首席科學(xué)家、清華大學(xué)柔性電子技術(shù)研究中心主任、柔性電子技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心主任馮雪，南洋理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教授陳曉東，共同探秘柔性電子技術(shù)。Paul Burn 教授將帶來(lái)題為《柔性電子技術(shù)全球發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)》的主旨演講，介紹世界柔性電子技術(shù)的發(fā)展歷史，討論在柔性電子技術(shù)的基礎(chǔ)研究和產(chǎn)業(yè)化方面，有哪些迫切需要解決的關(guān)鍵挑戰(zhàn)和技術(shù)等；馮雪教授將帶來(lái)題為《柔性電子技術(shù)的應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化》的主旨演講，介紹柔性電子技術(shù)在人體健康醫(yī)療和重大裝備方面的應(yīng)用價(jià)值與發(fā)展現(xiàn)狀，以及柔性電子技術(shù)如何從高校研究成果轉(zhuǎn)化成商業(yè)產(chǎn)品等；陳曉東教授將帶來(lái)題為《柔性傳感》的主旨演講，介紹柔性傳感器的特點(diǎn)、分類(lèi)、常用材料，柔性傳感研究的意義，和傳統(tǒng)電子傳感器的比較，以及柔性傳感器的應(yīng)用場(chǎng)景等。三位專(zhuān)家還就柔性電子技術(shù)相關(guān)話題與媒體進(jìn)行了對(duì)話。

“以柔化剛”助力萬(wàn)物互聯(lián)

“人機(jī)交互” 是一個(gè)有魔力的詞語(yǔ)，它生動(dòng)詮釋了從人類(lèi)適應(yīng)計(jì)算機(jī)到計(jì)算機(jī)不斷適應(yīng)人類(lèi)的發(fā)展過(guò)程。目前，科學(xué)家們正試圖以柔性電子器件為媒介，建立人與外界之間的信息傳輸系統(tǒng)。而柔性電子概念的提出，可追溯到對(duì)有機(jī)電子學(xué)的研究，大約起步于20 世紀(jì)80 年代，人們?cè)噲D用有機(jī)半導(dǎo)體替代硅等無(wú)機(jī)半導(dǎo)體，從而使有機(jī)電子器件具備柔性特點(diǎn)。

2006 年，科學(xué)界首次提出了可延展無(wú)機(jī)柔性電子的概念，并實(shí)現(xiàn)在脆性硅薄膜不改變其電子學(xué)性能的情況下具有柔性和延展性。隨后又衍生出一些優(yōu)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使得電子器件的機(jī)械性能更加優(yōu)良，可以承受拉伸、扭轉(zhuǎn)、彎曲等復(fù)雜變形。

針對(duì)目前市場(chǎng)上種類(lèi)繁多的折疊屏手機(jī)產(chǎn)品，清華大學(xué)材料學(xué)院副院長(zhǎng)沈洋認(rèn)為，屏幕對(duì)折主要得益于顯示材料的柔性化。但折疊屏手機(jī)還不夠“柔”，因?yàn)槊坎渴謾C(jī)中都有幾百個(gè)關(guān)鍵電子元器件，這些器件依然是硬質(zhì)的?！拔磥?lái)，如果這些電子元器件的柔性化程度足夠高，手機(jī)不僅能對(duì)折，還能卷曲甚至完全折疊?！?/p>

“以柔化剛” 打造電子器件應(yīng)用新形態(tài)。“柔性電子技術(shù)可以改變傳統(tǒng)信息器件、系統(tǒng)的剛性物理形態(tài)，實(shí)現(xiàn)信息獲取、處理、傳輸、顯示以及能源的柔性化。” 清華大學(xué)柔性電子技術(shù)研究中心主任馮雪表示，柔性電子將推動(dòng)信息與人、物體、環(huán)境的高效共融，有助于構(gòu)建“萬(wàn)物皆互聯(lián)” 的新時(shí)代。

馮雪表示，柔性電子技術(shù)已在生物醫(yī)療領(lǐng)域開(kāi)展了非常重要的應(yīng)用，包括無(wú)創(chuàng)血糖測(cè)量、光電血氧傳感器、坐骨神經(jīng)電信號(hào)采集、類(lèi)皮膚柔性變形傳感器、碳納米纖維泡沫柔性壓力傳感器、類(lèi)皮膚柔性壓力傳感器等系列柔性醫(yī)療電子產(chǎn)品等等。

電子“創(chuàng)可貼”不是夢(mèng)

科幻電影里，時(shí)常出現(xiàn)給人體植入芯片，從而達(dá)到操控人體行為的橋段。而如果將芯片像創(chuàng)可貼一樣貼在皮膚上，不對(duì)人體造成傷害，你會(huì)接受嗎？柔性電子技術(shù)的發(fā)展將這一大膽想法照進(jìn)現(xiàn)實(shí)——沒(méi)有傷口，就能應(yīng)用于醫(yī)療感知并獲取大量身體信號(hào)和數(shù)據(jù)。

“比如對(duì)糖尿病人來(lái)說(shuō)，血糖監(jiān)測(cè)是治療中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，但傳統(tǒng)方法是扎手指，每天都要扎好幾次。而我們可以利用柔性電子技術(shù)，只要貼在皮膚表面就能驅(qū)動(dòng)血管之間的葡萄糖流動(dòng)并開(kāi)展監(jiān)測(cè)?！?馮雪說(shuō)。

馮雪介紹，清華大學(xué)柔性電子技術(shù)團(tuán)隊(duì)已設(shè)計(jì)和大規(guī)模制備出價(jià)格低廉、且能夠監(jiān)測(cè)人體體溫和心電信息的柔性電子器件。它形似創(chuàng)可貼的膠片里鑲嵌可彎曲的監(jiān)測(cè)芯片，貼附在人體表面，可將生理指標(biāo)無(wú)線上傳至手機(jī)應(yīng)用或云端，讓使用者快捷方便了解身體信息，并可以反復(fù)使用，目前已通過(guò)國(guó)家藥監(jiān)局和歐盟CE 認(rèn)證。諸如此類(lèi)的柔性電子集成器件，融合了有機(jī)半導(dǎo)體和無(wú)機(jī)半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，使無(wú)機(jī)半導(dǎo)體器件具有可拉伸、可彎曲等變形特點(diǎn)，同時(shí)兼?zhèn)鋫鹘y(tǒng)無(wú)機(jī)集成器件和電路的高性能、高可靠性?！巴ㄟ^(guò)集成探測(cè)溫度、應(yīng)變、加速度等傳感元件在柔性電子器件上，就好比‘人體聯(lián)網(wǎng)’，可實(shí)現(xiàn)對(duì)體征信息的獲?。晃磥?lái)，還需要突破可靠的制備工藝、動(dòng)態(tài)耐受性等技術(shù)挑戰(zhàn)?！毙录悠履涎罄砉ご髮W(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教授陳曉東說(shuō)。

“這種新型電子器件的剛度比人體組織要小很多，因此貼附到人體組織上后，不會(huì)造成人體的不適感?！北本┖娇蘸教齑髮W(xué)固體力學(xué)研究所副教授李宇航指出，可延展性能正是柔性電子獨(dú)到的力學(xué)特性，由于人體器官組織的表面形貌異常復(fù)雜，如果器件不具有可延展性，是無(wú)法貼附在柔軟組織上的，而這一點(diǎn)傳統(tǒng)導(dǎo)線并不具備。

據(jù)聯(lián)合國(guó)統(tǒng)計(jì)，到本世紀(jì)中期，中國(guó)將有近5 億人口超過(guò)60 歲。對(duì)于人體健康的關(guān)切，成為未來(lái)社會(huì)需求的重要方向。特別是針對(duì)老年人慢性疾病和嬰幼兒體征的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，成為這種新型醫(yī)療器件的重要應(yīng)用方向。

測(cè)量血壓、血糖的“創(chuàng)可貼”，檢測(cè)生理指標(biāo)的衣服、可以監(jiān)測(cè)尿液的紙尿褲、人工肌肉……這些智能化可穿戴設(shè)備的制造都將通過(guò)柔性電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)。人們還可以通過(guò)遠(yuǎn)程醫(yī)療的方式開(kāi)展身體健康監(jiān)測(cè)，降低醫(yī)療成本，普惠大眾。

“采用柔性芯片技術(shù)可以設(shè)計(jì)出更加輕薄柔軟的電子感知系統(tǒng)，它們能夠與機(jī)器人或人體更好貼合，對(duì)環(huán)境的感知也將變得更加靈敏?！?柔性電子與智能技術(shù)全球研究中心柔性芯片技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人王波表示，柔性芯片將持續(xù)對(duì)人工智能和醫(yī)療等領(lǐng)域產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

集聚多學(xué)科智慧協(xié)力攻堅(jiān)

如今，柔性電子技術(shù)已成為世界范圍內(nèi)電子技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)?！鞍拇罄麃喌娜嵝噪娮蛹夹g(shù)研究主要集中在太陽(yáng)能電池領(lǐng)域，利用柔性電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)印刷，并打印成太陽(yáng)能電池等產(chǎn)品。” 澳大利亞昆士蘭大學(xué)教授、澳大利亞科學(xué)院院士保羅·伯恩認(rèn)為，柔性電子技術(shù)的發(fā)展需要不同學(xué)科的人相互學(xué)習(xí)，求同存異，以促進(jìn)更多合作、促成更多創(chuàng)新及研究成果。

本屆大會(huì)上，柔性電子與智能技術(shù)全球研究中心研發(fā)團(tuán)隊(duì)還發(fā)布了兩款可任意卷曲彎折的超薄柔性芯片。兩款芯片厚度均小于25 微米，不到一根頭發(fā)絲直徑的四分之一。研發(fā)人員在現(xiàn)場(chǎng)演示了由兩款柔性芯片組成的柔性微系統(tǒng)功能。兩款柔性芯片分別是運(yùn)放芯片和藍(lán)牙SoC 芯片，其中運(yùn)放芯片能夠?qū)δM信號(hào)進(jìn)行放大處理，而藍(lán)牙SoC 芯片則集成了處理器和藍(lán)牙無(wú)線通信功能。與傳統(tǒng)芯片相比，最新發(fā)布的柔性芯片不僅非常薄，而且柔韌度很好。拿在兩根手指之間，輕輕一捏，柔性芯片就會(huì)彎成弧形但不會(huì)損壞。

馮雪指出，柔性電子技術(shù)發(fā)展目前還處于起步階段，其最大的特點(diǎn)是多學(xué)科交叉，將不同行業(yè)、不同學(xué)科的人吸引在一起，通過(guò)彼此碰撞以提供不同思路及問(wèn)題解決方案。

在陳曉東看來(lái)，未來(lái)柔性傳感器還將占據(jù)5G 時(shí)代發(fā)展的重要位置，“把設(shè)備做成可彎曲、可延展的狀態(tài)，戴在身上、手臂上沒(méi)有任何感覺(jué)，并且可以呈現(xiàn)關(guān)于人體信息的所有數(shù)據(jù)，這是科學(xué)家對(duì)未來(lái)柔性傳感器更高的境界和追求”。

第二屆柔性電子國(guó)際學(xué)術(shù)大會(huì)（ICFE2019）由柔性電子與智能技術(shù)全球研究中心和浙江清華柔性電子技術(shù)研究院共同承辦。大會(huì)的順利召開(kāi)，增進(jìn)了國(guó)內(nèi)外學(xué)者之間、知名企業(yè)研發(fā)機(jī)構(gòu)之間的交流合作。以浙江清華柔性電子技術(shù)研究院、柔性電子與智能技術(shù)全球研究中心為代表的新型高端科研機(jī)構(gòu)的快速發(fā)展，為浙江省打造全生態(tài)柔性電子產(chǎn)業(yè)鏈拉開(kāi)序幕，共同推動(dòng)我國(guó)在柔性電子技術(shù)領(lǐng)域做出領(lǐng)跑全球的技術(shù)成果。