歐美地區(qū)
歐美發(fā)達國家對柔性電子領域的研究啟動較早,并有計劃地培養(yǎng)了一批相關領域的創(chuàng)新人才。早在2007年,歐盟通過第七框架計劃中的PolyApply和SHIFT計劃,投入了數(shù)十億歐元的研發(fā)經(jīng)費,重點支持柔性顯示、光伏、傳感和可穿戴器件等方面的研究。
英國
英國的“拋石機”計劃、建設英國的未來計劃則均將柔性電子作為先進制造業(yè)的重點領域。
德國
德國更是投資數(shù)十億歐元,建立柔性顯示大規(guī)模生產(chǎn)線。
法國
法國國立圣埃蒂安高等礦業(yè)大學的普羅旺斯微電子中心專設了柔性電子系,研究方向涉及柔性可拉伸微電池、柔性射頻標簽、電子皮膚、人工視網(wǎng)膜、有機晶體管和可穿戴器件等。
美國
2012年,美國《總統(tǒng)報告》中將柔性電子制造作為先進制造11個優(yōu)先發(fā)展的尖端領域;同年,NASA制定柔性電子戰(zhàn)略,2014年成立柔性混合電子器件制造創(chuàng)新中心。
亞洲地區(qū)
日本
日本的TRADIM計劃成立了先進印刷電子技術研發(fā)聯(lián)盟,重點發(fā)展印刷與柔性電子材料與工藝關鍵技術。
印度
IT業(yè)高度發(fā)達的印度也對柔性電子研究非常重視,印度政府依托印度理工學院和印度科學院設立國家柔性電子中心。
泰國
近年來,泰國也成立了國家級的印刷電子創(chuàng)新中心(TOPIC)等。
從產(chǎn)業(yè)應用出發(fā)
在柔性顯示與照明領域,以英國帝國理工學院聚合物半導體之父Donal Bradley爵士為代表,專門設立了塑料電子中心,針對有機半導體光電材料及其光電性質開展研究,涉及有機/聚合物發(fā)光二極管(OLED、PLED)的工藝開發(fā)、自柔性信息顯示與照明等領域;荷蘭霍斯特中心和德國弗勞恩霍夫研究所在柔性信息顯示工藝,尤其是“卷對卷”工藝制備大面積柔性OLED器件中做出了突出貢獻;美國亞利桑那州立大學設立柔性電子與顯示中心,重點圍繞全彩OLED顯示、電子紙和X射線檢測器開展研究,已實現(xiàn)了小面積柔性顯示原型器件的中試量產(chǎn)。
在化學與生物傳感器及可穿戴設備等領域,美國西北大學生物集成電子中心主任John A.Rogers院士是國際知名的柔性電子學專家,在仿生電子器件的設計與制造、可穿戴生物醫(yī)學電子器件等研究領域走在世界最前沿;英國蘇塞克斯大學傳感技術研究中心則設有可穿戴/植入技術和柔性/可拉伸電子實驗室;美國斯坦福大學化學工程學院院長鮑哲南院士在柔性薄型顯示器的全塑晶體管的新型高性能有機、高分子半導體材料方面做出突出貢獻,尤其在人工電子皮膚領域;美國的伊利諾伊大學香檳分校、斯坦福大學、加州大學伯克利分校和圣地亞哥分校在柔性生物電子和柔性傳感領域有著重要貢獻;美國蘋果公司、波音公司、哈佛大學等機構聯(lián)合柔性混合電于制造創(chuàng)新研究所,共同致力于開發(fā)柔性可穿戴式傳感器。
在柔性光伏領域,韓國首爾國立大學的電子與計算機工程系下設柔性電子與能源中心;光州科學技術學院成立了柔性光電子實驗室聚焦先進光電子器件系統(tǒng)、多功能納米光電電子學和下一代光學醫(yī)療體系;柔性集成技術是柔性電子實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的關鍵,而這類技術主要壟斷在韓國三星公司和LG公司手中。
國內(nèi)現(xiàn)狀
科學研究
我國在柔性電子技術領域已做出頗多努力。
國家自然科學基金委針對柔性電子技術專門設立了重大國際合作項目和系列面上項目,比如,面向柔性制造的人-機技能共享與互助協(xié)作方法與技術,柔性與可穿戴材料化學,個性定制與柔性制造智能化技術,有機/柔性光電子器件與集成,柔性光電子技術及器件等;
國家“973”計劃則支持了高效有機/聚合物太陽電池材料與器件研究、可印刷塑料電子材料及其大面積柔性器件相關基礎研究、可延展柔性無機光子/電子集成器件的基礎研究等項目;
國家“863”計劃也設立了“柔性顯示關鍵材料與器件技術”專項;國家重點研發(fā)計劃設立了12個與柔性電子技術相關的項目;
“新一代人工智能”重大專項中的“新型感知和智能芯片”方向,則要求開發(fā)功能類似生物、性能超越生物的柔性感知系統(tǒng)等。
各高校、企業(yè)和地方政府也積極支持柔性電子技術的研究,為我國柔性電子技術的發(fā)展奠定了堅實基礎。
在化學與生物傳感器及可穿戴設備領域,西北工業(yè)大學柔性電子研究院、南京工業(yè)大學先進材料研究院和南京郵電大學在黃維院士的帶領下,在高性能有機光電材料及器件、大批量制備有機半導體薄膜系統(tǒng)開發(fā),以及新型高靈敏柔性健康傳感器的研制方面取得了長足的進展。
清華大學航天航空學院、柔性電子技術研究中心馮雪教授課題組,在柔性顯示、柔性傳感、柔性固體器件與健康醫(yī)療等方向取得了一系列重要突破,特別是在生物傳感器的研究中,研發(fā)了類皮膚柔性電子生物傳感器,實現(xiàn)了醫(yī)療級的血糖監(jiān)測精度;通過將力學理論與信息、材料、化學等學科交叉,發(fā)展了一種能夠在體溫驅動下自動攀爬至外周神經(jīng)束上的三維螺旋形纏繞電極,為外周神經(jīng)調控技術在臨床上的應用提供了嶄新的思路,成果發(fā)表在固體力學頂級期刊。
清華大學醫(yī)學院生物醫(yī)學工程系聯(lián)合中國科學院理化技術研究所,在柔性電子快速制備工藝探索上取得突破,研發(fā)了適用于廣泛基底的柔性電子制造一步法轉印技術,又找到了一種普適性柔性電子快速制造方法,為可穿戴式醫(yī)療及個性化電子健康產(chǎn)品的快速制造,提供了嶄新的技術和工具,具有十分重要的科學意義和應用價值。中國科學院北京納米能源與系統(tǒng)研究所王中林院士,以柔性電子為基礎,借助新型柔性材料或結構設計,開發(fā)了針對能源收集、存儲等多功能耦合的可穿戴設備。
成立于2017年底的浙江清華柔性電子技術研究院在柔性材料器件、柔性傳感、柔性顯示、柔性光學測量等各個方向均有所研究,且在柔性傳感生物信號及檢測方面已取得國際領先的研究成果。
產(chǎn)業(yè)方面
在柔性顯示照明領域,京東方(BOE)作為國內(nèi)自主掌握柔性顯示技術的企業(yè),首次設計出全球獨有的針對外折的AMOLED產(chǎn)品多膜層結構,實現(xiàn)了曲率半徑5mm條件下20萬次彎折,獲2019年度北京市科學技術進步獎特等獎。
目前,京東方已在多地布局柔性AMOLED生產(chǎn)線,綿陽6代柔性AMOLED生產(chǎn)線于2019年7月開始量產(chǎn),還將在重慶建設第三條第6代AMOLED生產(chǎn)線。廣東聚華印刷顯示技術有限公司在柔性顯示領域一直走在國際前列,是業(yè)內(nèi)唯 一一家“國家印刷及柔性顯示創(chuàng)新中心”,聚焦印刷顯示工藝的基礎、關鍵技術開發(fā)和工業(yè)化應用,其所研制的印刷顯示機,連續(xù)多年在全球性消費電子展盛會—美國拉斯維加斯CES展會上展出。
臺灣工業(yè)技術研究院設立柔性電子量產(chǎn)開發(fā)實驗室在卷對卷加工工藝和OLED照明技術、柔性觸摸板模組等方面開展工藝開發(fā)。