【材料】干货 | 柔性电子常用材料及应用领域！
柔性电子显示屏是在柔性电子技术平台上开发的全新产品。它是一种由柔软材料制成的可变且可弯曲的显示设备。目前柔性显示方式（电子纸技术、LCD、OLED等）可以在柔性基板上制作的显示设备上实现，如折叠手机、可写电子书、U盘容量显示等。
柔性电子是一种将无机/有机器件连接到柔性基板上以形成电路的技术。与传统的硅电子相比，柔性电子是指可以弯曲、折叠、扭曲、压缩、拉伸甚至变形为任何形状但仍保持高效光电性能、可靠性和集成度的薄膜电子器件。
美国、日本、韩国等国家战略布局柔性电子项目，在高精密领域将长期保持高速增长趋势。这也是我国应努力抓住的历史机遇。
柔性电子常用材料
1、柔性基板
为了满足柔性电子器件的要求，薄、透明、 灵活和可拉伸。绝缘性和耐腐蚀性等性能已成为柔性基板的关键指标。
常见的柔性材料有：聚乙烯醇（PVA）、聚酯（PET）、聚酰亚胺（PI）、聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）、纸张、纺织材料等。
聚酰亚胺材料具有 具有耐高温、耐低温、耐化学药品和良好的电气性能等优点。它是柔性电子产品最具潜力的材料。仅在柔性基板的选择上，除了耐高温特性外，柔性基板的透光率、表面粗糙度和材料成本都是选择时必须考虑的因素。
聚二甲基硅氧烷 (PDMS) 也是一种广泛认可的柔性材料。其优点包括方便易得、化学性质稳定、透明和良好的热稳定性。尤其是在紫外光下，粘附和不粘附的区别特性使表面容易粘附电子材料。
PET虽然转化温度低，在70~80°C之间，但价格便宜，透光性好。它是一种极具成本效益的透明导电薄膜材料。
2、金属材料
金属材料一般是金、银、铜等导电材料，主要用于电极和导线。对于现代印刷工艺，导电纳米油墨主要用作导电材料，包括纳米颗粒和纳米线。除了良好的导电性外，金属纳米颗粒还可以烧结成薄膜或导线。
3、有机材料
大规模压力传感器阵列对于未来可穿戴传感器的发展非常重要。基于压阻电容信号机制的压力传感器存在信号串扰，导致测量不准确。这个问题已经成为发展的问题。佩戴传感器的最大挑战之一。
由于晶体管完美的信号转换和放大性能，晶体管的使用使得减少信号串扰成为可能。因此，可穿戴传感器和人工智能领域的大量研究都集中在如何获得大规模柔性压敏晶体管上。
场效应晶体管研究中传统使用的p型高分子材料主要是噻吩聚合物，最成功的例子是聚（3-己基噻吩）（P3HT）体系。萘四亚胺和苝四亚胺表现出良好的n型场效应性能，是研究最广泛的n型半导体材料，广泛应用于小分子n型场效应晶体管。
4、无机半导体材料
以ZnO、ZnS为代表的无机半导体材料在可穿戴柔性电子传感器领域展现出优异的压电性能。应用前景广阔。
例如，已经开发出一种基于将机械能直接转换为光信号的柔性压力传感器。该基质利用了 ZnS:Mn 颗粒的光致发光特性。
荔枝发光的核心是压电效应引起的光子发射。
压电ZnS的电子能带在压力作用下发生倾斜，可以促进锰离子的激发，随后的去激发过程发出黄光。
5、碳材料
柔性可穿戴电子传感器中常用的碳材料包括碳纳米管和石墨烯。碳纳米管具有结晶度高、导电性好、比表面积大、微孔尺寸可通过合成过程控制等特点，比表面利用率可达100%。
石墨烯具有轻、薄、透明、导电导热性好的特点。在传感技术、移动通信、信息技术和电动汽车等领域具有极其重要和广阔的应用前景；
在碳纳米管的应用中，使用了多臂碳纳米管和银复合材料，通过印刷这种方式得到的导电聚合物传感器在140%拉伸下的电导率仍然高达20S/cm。
当碳纳米管和石墨烯结合使用时，可以制备高度拉伸的透明场效应晶体管。它将石墨烯/单壁碳纳米管电极和单壁碳纳米管网格通道与波纹状无机介电层结合在一起。由于波纹氧化铝介电层，超过一千在20%幅度的舒张舒张循环下漏电流没有变化，显示出良好的可持续性。
柔性电子应用领域
1、柔性电子显示屏
柔性电子显示屏是在柔性电子技术平台上开发的全新产品。由柔软材料制成，可变且可弯曲的显示设备。目前柔性显示方式（电子纸技术、LCD、OLED等）可以在柔性基板上制作的显示设备上实现，如折叠手机、可写电子书、U盘容量显示等。
2、柔性储能
柔性储能是由有机/无机材料电子器件在柔性/延展性塑料或薄金属基板上制成 /延展性和高效低成本制造技术，互联网上新兴的储能技术在信息、能源、医疗、国防等领域具有广阔的应用前景。已成功应用于柔性电子显示器和有机发光二极管。 OLED、印刷RFID、薄膜太阳能电池板、电子产品表面粘合等。
例如，三星制造的可折叠210 mAh/小时电池用于可穿戴设备。电池本身的厚度可以达到0.3毫米厚，可以用于人体。手腕折弯50000次，没有任何故障。
3、柔性医疗电子
柔性医疗电子的基本特征是将各种电子元件集成在柔性基板上，形成皮肤状的柔性电路板。像皮肤一样，它具有很高的柔韧性和弹性。
柔性医疗电子可以长时间与人体组织自然融合，可以准确测量体温、呼吸、血压、心电图等医疗指标，并提供 大数据医疗实时基础数据。
4、柔性印刷电路板
柔性印刷电路板（FPC）是一种以聚酰亚胺或聚酯薄膜为基材的具有高可靠性、优良的柔性印刷电路板。具有布线密度高、重量轻、厚度薄、弯曲性好等特点，完美契合轻、薄、小型化的发展主题。
FPC产业以日美韩为主。近年来，生产成本的增加促使FPC行业逐渐转移重心。到国内。 FPC位于电子产业链的中上游。其直接原材料上游为柔性覆铜板FCCL，下游为终端消费电子产品。
目前，日资企业在产业链上游占据领先地位，具有先发优势。他们在中国起步较晚，实力相对较弱。
近年来，柔性电子市场发展迅速，已成为一些国家的支柱产业，在信息、能源、医疗、国防等领域有着广阔的应用前景。
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