在智能手机消失前,这些科学家们研发了人工皮肤、软体机器人等柔性电子器件
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鲍哲南:柔性电子的生产,因为不是传统电子工业的生产,生产设备、新的材料,还要考虑到一套工序之后最终产品的产率,这是一个很有挑战性的事情。提高产品的成功率,也就是保证生产出来的器件都要能够工作,这是最困难的事情。 而且需要不同的材料叠加起来,可能有几十层的材料,每一层材料需要有好几种工艺,做成的时候大概有几百步的工序,每一步都需要百分之百的成功率,是非常具有挑战性的。很高兴看到柔宇可以把电子屏幕量产化,这是非常重要的里程碑。 陈晓东:对于未来的柔性电子器件,最理想的是完全可拉伸、可折叠的,如果这个问题跟工业界、投资界去说,他们等不了十年、二十年,现在有一个复合电子学,把传统的技术加上柔性的、可拉伸、传感的结合在一起,变成有显示产品。大家已经在市面上看到这样的产品了,对业内来说是很令人鼓舞的事情。 谈柔性电池 张璐:当我们讨论到未来电子设备的时候,肯定是要考虑到电池,还有用电的问题,对于很多应用来讲都有很多问题,对于柔性技术来讲是不是不会用太多的电池,我们用现在的电池有足够了?还是说需要新的技术? George M.Whitesides:软性材料非常轻,不需要太多散热功能,因为本来就可以散热。但是在这里面有一些非常有意思的地方,比如其中一点,对于那些没有所谓的连接点的,或者没有可移动的那些部分,在进行设计的时候要用不同的设计,有些时候材料可能特别贵,如果不能用电池,用一次就扔掉可能太贵了。因此从这里面来看,如果未来有极大需求,这些具体的问题是需要具体解决的。 张璐:我们有没有可能把电池技术和柔性技术结合在一起变成柔性电池呢? George M.Whitesides:早期有很多人想发明这种柔性电池,现在也有个很大的问题,说到电池就是那些元素,没有办法使用完全全新的要素来制作电池。如果说我们把它们做得非常柔软,就要特别注意离子到底怎么运动,电池本身是非常复杂的。我们必须要利用现在的电池技术,把它和现在的柔性技术结合在一起,而不是发明全新的柔性电池,这种是没有市场的。 张璐:刚刚也说到我们所看到的并不是所谓的数据,看是不是有市场潜力。 陈晓东:必须要讲材料的好处,我觉得柔性电池,或者超级电动器,有很大的潜力存在的地方,比如我们课题组最近做了两件事情,把柔性的超级电容器变成跟一张纸一样,任何的剪裁,可以变成图案化,有点像纹身,贴在皮肤上。我们又做成三维的,可以任意折叠变成二维的,也可以伸展成三维的,跟纸一样,这是超过我们平常想象的事情,可以做的东西很多,完全可以改变很多工业上现有的处理方法。 张璐:鲍教授也有这方面的研究,人工皮肤这个项目也是非常典型的应用。 鲍哲南:对,超级电容是一个可能性,另外,锂电池也可以把它变成柔性的,甚至是可拉伸性的。就像晓东刚才说的,在材料科学,材料化学上,有很多新的挑战性,从研究的角度来说,这是新的研究方向,随着可穿戴电子越来越广泛的推广,电池是一个非常重要的问题。 我们有些可穿戴的,比如测心跳的,本来整个产品已经可以做到非常小,非常薄了,就是因为电池像钮扣一样很厚,使得整个产品是厚厚的产品,电池如果能做到轻薄,会有很多新的机会,而且电池如果是很薄,就像晓东讲的,可以做成很多不同的形状,设计上方面又有很多的可能性。 张璐:我们有了传感器,帮助我们更加了解自己的健康,通过大数据更好的了解我们的身体,很多疾病是可以被预防的,可以减少很多问题。柔性电子器件的未来非常巨大,哪个具体的方向是现在的没有解决的问题呢? 陈晓东:从硬的变成软的,已经有很多很多难点。从应用角度来说,到底硬在哪里,比如从医疗,驾驶,比如我们车上有传感器,飞机上有传感器,包括军队在使用的,飞行员也有传感器,我们有航母,航母也有传感器,可用的东西非常多。 我现在更愿意往回退一步,不用想那么多应用的问题,只想一个问题,怎么把柔性电子器件,把传感器做好,把系统做好,后面可用的东西不一定非得我来做,我们有这么多人,他们可以把这些应用用不同的领域,甚至超过我想象的地方。我个人对于搞材料来说,包括技术相关的,就把它真正做到极致为止,做到别人不能做,只有你能做到。 谈脑机接口与柔性材料 现场观众提问:教授们好,我想陈教授和鲍教授一个问题,你们刚才讲到柔性材料大多是传感器相关的,我们现在对脑机交互非常感兴趣,提升注意力等一些东西,有没有可能柔性材料做到跟刺激相关的东西,帮助人们提升注意力,或者辅助睡眠。如果不可以,技术难点在哪里? 鲍哲南:去测脑电波,现在有一些不同的技术,用柔性的材料去测脑电波其实是很重要的发展方向,因为现在已有的电极,要么是很硬的用金属做的,直接植入脑内,会损害软的脑组织。另外一点,用柔性的电极,不但会跟脑组织柔性匹配,另外通过设计这些材料,可以使得它们相比金属电极具有更高的灵敏性,获得更多信号,如果用来做脑刺激,用更小的电压就可以得到同样的效果。所以,不单具有生物上的匹配性,另外会有更好的功能。 陈晓东:有很多挑战问题,举个例子,我们所有人都有这种经历,小木刺刺到手指里,一定要拿出来,否则会很疼。如果是刺到脑颅里面,你觉得会不会有问题?这些是材料科学家要解决的问题,怎么把电极做得更软一点,具有更好的生物相容性,更加舒适,因为舒适度很重要。这就是材料科学家能做的事情,我个人非常欢迎大家有兴趣的人进来。 张璐:修复脑损伤和提升脑功能,都要涉及到嵌入式的设备。做得好的公司已经在用这种柔性材料了,这个行业做的第一家公司也是这个技术做得很好的,我也是他们的投资人,他们从2015年开始利用纳米纤维,做成柔性器件,植入大脑之后去实现一些功能。现在已经拿到美国国防部几千万的资金进行商业研发,建议你去看这类公司的发展,这才是真正脑机接口的应用,应用的核心已经是我们的柔性材料了。(本文首发钛媒体,作者/付梦雯) 更多精彩内容,关注钛媒体微信号(ID:taimeiti),或者下载钛媒体App
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