柔性电子学让科技更“温柔”（新产业催生新专业）
【来源：河南日报】
《 河南日报 》（ 2024年10月20日 第 02 版）
核心提示
全国教育大会提出，以科技发展、国家战略需求为牵引，着眼提高创新能力，优化高等教育布局，完善高校学科设置调整机制和人才培养模式，加强基础学科、新兴学科、交叉学科建设和拔尖人才培养。
即日起，本报推出系列报道，聚焦我省紧跟国家发展战略和产业发展需求，新增和培育的一批新兴交叉学科专业、产业发展紧缺学科专业，展现我省不断推进高校专业结构调整优化，为实现经济社会高质量发展提供有力人才支撑的生动实践。
□本报记者 曹萍
像普通衣服一样柔软、可穿在身上的健康监测设备，能够随意折叠弯曲的电子屏幕，完全透明的光伏发电玻璃……10月16日，河南大学郑州校区，在柔性电子学院的一间展厅内，记者见到不少令人大开眼界的“黑科技”。这些“高大上”的创新产品背后，正是柔性电子技术。
“以硅基材料为核心组成部分的传统电子器件都是硬质的，柔性电子技术追求刚柔相济，尤其是通过电子器件材料创新，让电子设备变得轻柔、可拉伸，具有轻薄柔透的特点，是在学科高度交叉融合基础上产生的颠覆性科学技术。”河南大学柔性电子学院执行院长赵高峰介绍。
从与人们生活息息相关的医疗健康、智能家居等领域，到战略性新兴产业光伏产业、航空航天、空间科技等领域，柔性电子技术应用广泛，成为新质生产力的重要代表，被誉为未来智造产业的关键、核心、基础和支撑。在这个背景下，柔性电子学也应运而生。
2020年国内高校开始柔性电子学研究生招生，2021年柔性电子学被列入普通高等学校本科专业目录。
加快步伐、紧跟需求，河南积极展开柔性电子学科研和专业建设布局。2023年7月，河南省柔性电子产业技术研究院揭牌，同年10月，河南大学柔性电子学院成立，获批新增柔性电子学专业，成为全国第8所开设此专业的高校，也开启了我省柔性电子学科学研究和人才培养之路。
10月16日，河南大学柔性电子学院研究生陈洁正在实验室内运用扫描电子显微镜进行材料的微观分析。陈洁本科读的是电子信息工程专业，后来逐渐接触到柔性电子技术，认识到这个跨领域的交叉学科具有广阔前景和很多机遇，考研时选择了这个专业。
“在这里我感受到了来自不同领域、不同专业的学科融合和思想碰撞，越来越领略到这个学科的独特魅力。”陈洁说。
高度的学科交叉融合是柔性电子学专业的鲜明标签，也将催生许多重大创新研究成果。“这个专业以化学和物理知识为基础，融合了力学、材料、电子信息等专业课程，柔性电子学基本原理，柔性电子材料与器件的制备、表征、成型，以及产品设计和应用开发等方面的知识。”赵高峰说，这个专业的目标是培养高端复合型人才，推动新兴产业发展，尤其是在先进制造、新材料、人工智能、生命健康等领域发挥重要作用。
新专业、新平台也吸引了众多高水平人才的加盟。“柔性电子学之父”、中国科学院院士黄维任河南大学柔性电子学院首席科学家，并建成了包括国家杰出青年基金获得者、国家优秀青年科学基金获得者等在内的一支高水平教师队伍，专业建设高起点起步。
学科建设与产业发展密不可分。该学院已经与平顶山神马集团等企业开展合作，共同推动河南新兴产业的培育壮大。
“学院将瞄准柔性电子领域相关科技、产业和人才培养需求，聚焦有机电子学、印刷电子学、生物电子学等重点方向，与河南省柔性电子产业技术研究院深度共建，打造引领未来科技发展和培养复合型、创新型人才的教学科研高地。”赵高峰说。
河南大学郑州校区古色古香的九章学堂内，前沿新兴、引领未来的新工科专业正在这里拔节生长，迸发出无限的生机与活力。
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柔性屏幕、柔性芯片……柔性电子技术未来大有可为
柔性屏幕、柔性芯片、柔性电极只是冰山一角
在“硬质”世界里，柔性电子技术大有可为
本报记者 刘园园
折叠屏手机已上市，柔性芯片也来了，马斯克刚刚发布的脑机接口系统，让可植入大脑的超细柔性电极火了一把。尽管如此，在以“硬质”为主导的电子世界里，柔性电子技术才刚刚起步。
日前，第二届柔性电子国际学术大会(ICFE 2019)在杭州举行。会议期间，中国科技新闻学会和光明网还联合举办了以柔性电子技术为主题的第二期“科学麻辣烫”科学沙龙活动。
科技日报记者采访了解到，方兴未艾的柔性电子技术，要实现与现有电子系统“刚柔并济”，还需要突破不少挑战。
力学与封装是两大难题
柔性屏幕、柔性芯片、柔性电极只是柔性电子技术的冰山一角。实际上，信息技术所涉及的传感、信息传输、信息处理、能源存储等多种环节都有望实现柔性化。
据介绍，柔性电子概念最早可追溯至对有机电子学的研究，大约起步于上世纪60年代，当时科研人员试图用有机半导体替代硅等无机半导体，从而使有机电子器件具备柔性特点。
“现在柔性电子技术仍处于起步阶段，研发人员很多时候在尝试，试图突破传统思路，创造新的领域和产业。”清华大学柔性电子技术研究中心主任冯雪说。
不难想象，作为一个新兴领域，目前柔性电子技术的研发过程仍充满重重挑战。
清华大学材料学院副院长沈洋认为，整体而言，目前柔性电子技术主要面临两个挑战。“第一个挑战是力学问题，柔性电子元器件在反复折叠、弯曲时会不断承受交变应力，时间久了容易开裂、出问题，目前主要通过结构设计克服这个问题。”沈洋说，第二个挑战是电子封装问题，就是把在柔性基板上集成的部件严丝合缝地封装在一起，并实现预期功能。
南洋理工大学材料科学与工程学院教授陈晓东以柔性传感器举例说，一方面，现阶段还缺乏可靠的制备工艺实现大规模生产。另一方面，科学家仍在探索如何让柔性传感器与人体形成可靠的黏附界面层，并具备生物兼容性。此外，动态耐受性也是柔性传感器面临的重要考验，因为它常常需要在用户身体处于动态的情况下采集数据。
二维材料或是未来选择之一
在柔性电子器件的材料选择上，科研人员也在不断摸索。
沈洋介绍，美国西北大学教授约翰·罗杰斯是柔性电子领域的先驱之一，罗杰斯的研究证实，像硅这样原本又硬又脆的材料，在变得非常薄或尺度非常小之后，会具有一定柔性。
这当然是个好消息。因为硅在目前半导体材料中占主导地位，把硅基片柔性化，可以说是实现柔性电子系统的“捷径”。
“一代材料一代器件，材料是我们做电子器件最重要的基础之一。目前我们正在探索将硅基电子元器件柔性化的同时，又保证其高频、高速的导电特性。”冯雪说。
不过，受摩尔定律制约，硅基半导体的性能几乎发挥到淋漓尽致，逐渐接近天花板。对于柔性电子领域而言，探索新的适用于不同应用场景的柔性材料，也变得迫切起来。
陈晓东介绍，目前国际上对柔性电子材料的选择主要有两种思路。一种思路是从传统的无机材料转向有机材料，比如将高分子材料、有机半导体用于柔性电子材料。另一种思路是将有机材料和无机材料相结合，使用所谓的混合材料来研发柔性电子技术。
自石墨烯被制备出来后，由单层原子构成的锡烯、二硫化钼和黑磷等二维材料受到半导体行业关注。沈洋在接受科技日报记者采访时表示，二维材料的相关研究也将有益于柔性电子技术发展。
“很多二维材料已经表现出比传统硅材料更加优越的性能，比如更高的电荷迁移率，更小的功耗等等。”沈洋认为，研究基于二维材料的柔性电子元器件，可能是未来的发展方向之一。
来源：科技日报
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