近日，在“中國新材料產(chǎn)業(yè)高峰論壇——第三屆中國新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展大會暨2021‘科創(chuàng)中國’新材料專家、技術(shù)、需求推介會”上，中國科學院院士黃維表示，柔性電子作為一種其性能與傳統(tǒng)微電子相當?shù)娜录夹g(shù)領(lǐng)域，對改變?nèi)蚪?jīng)濟、利益和安全格局具有重大意義。

黃維表示，在國家顛覆性創(chuàng)新核心領(lǐng)域中，首位就是柔性電子技術(shù)。柔性電子產(chǎn)業(yè)是基于碳基材料與光電過程高度融合基礎(chǔ)上形成的一個未來產(chǎn)業(yè)。顛覆性技術(shù)核心就是引領(lǐng)性，其一定是建立在長期基礎(chǔ)研究的背景下，實現(xiàn)的原始創(chuàng)新、重大突破。而這種技術(shù)帶動的產(chǎn)業(yè)將會為從業(yè)人員、企業(yè)家和投資人帶來超高的產(chǎn)業(yè)附加值。

“柔性電子的概念是什么？它與未來信息芯片、新型裝備、電子器件創(chuàng)新都有關(guān)系，這些創(chuàng)新都有賴于柔性電子的發(fā)展。”在黃維看來，增材制造是柔性電子能夠加快發(fā)展的核心。柔性電子學最初進入視野的是在顯示領(lǐng)域的應(yīng)用，柔性顯示領(lǐng)域利用了柔性電子柔軟、透明、質(zhì)輕、曲面等特性，柔性電子的應(yīng)用最早起步于顯示產(chǎn)業(yè)，今后在該領(lǐng)域依然有巨大的發(fā)展空間，例如第四代顯示Pled（高分子發(fā)光二極管）。“我們團隊在2021年突破了EQE為22.2%的近紅外鈣鈦礦LED，有些成果已進入產(chǎn)業(yè)化的階段。”

到底什么是柔性電子？黃維認為，所謂的柔性電子學實際上就是有機、無機或者有機無機復合（雜化）材料沉積于以塑料為代表的柔性基地上，形成以電路為代表的電子（光電子、光子）元器件及其集成系統(tǒng)的一門新興、交叉科學技術(shù)。“它突出的特征就是具有可變性、便攜式、質(zhì)量輕、可穿戴等特性，現(xiàn)在這些詞匯在科學技術(shù)前沿都是非常活躍的。”

柔性電子學是一門高度交叉融合的顛覆性科學技術(shù)，柔性電子起源于有機電子和塑料電子，屬于一級學科。目前，已逐步拓展到生物電子、印刷電子、能源電子和健康電子等多個二級學科和前沿技術(shù)領(lǐng)域，并與《中華人民共和國學科目錄》中14個門類中的二十多個學科都存在跨領(lǐng)域密切關(guān)系。

他表示：“有機電子下面包括有機顯示、有機傳感、有機照明、有機存儲、有機能源等。液晶是傳統(tǒng)的有機顯示，不是自主發(fā)光的材料體系，OLED（有機電激光顯示）是自主發(fā)光材料體系基礎(chǔ)上的顯示技術(shù)，它的性能更優(yōu)越，這是一項新興的技術(shù)。”

目前柔性電子學的研究領(lǐng)域包括柔性顯示與照明、柔性光伏與儲能、柔性傳感與監(jiān)測、柔性邏輯與存儲等。黃維認為，柔性光伏和儲能研究能很好地與“雙碳”目標結(jié)合，推出更加富有建設(shè)性的、更加積極的解決方案，可以為降碳固碳和能源發(fā)展提供更多技術(shù)路徑與支持。

目前實現(xiàn)“雙碳”目標是全球大勢所趨，《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動計劃（2016~2030年）》指出，面向國家重大能源戰(zhàn)略需求，柔性電子領(lǐng)域下的鈣鈦礦光伏技術(shù)的不斷提高成為廉價能源的重要推力。另外，柔性電子在傳感和探測等領(lǐng)域同樣有巨大的發(fā)展空間。

黃維還指出：“柔性電子具有廣闊市場，市場規(guī)模迅速擴張，正在成為國家支柱與主導產(chǎn)業(yè)。據(jù)IDTechEx（英國知名研究公司）預(yù)測，柔性電子產(chǎn)業(yè)將在2028年達到3010億美元，處于長期高速增長的態(tài)勢。”

鑒于柔性電子巨大的發(fā)展?jié)摿Γ鲊娂姵雠_研究計劃。柔性電子已經(jīng)成為世界科技的前沿和研究熱點。黃維分析了我國的柔性電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，指出我國的柔性電子產(chǎn)業(yè)起步較早，發(fā)展迅猛，在幾大省份均已成立相關(guān)前沿研究中心和高水平實驗室，“不過做得還不夠，還需要繼續(xù)發(fā)展”。

黃維指出，在我國，柔性電子的應(yīng)用最早在國防軍工領(lǐng)域，現(xiàn)在已經(jīng)開始逐步進入航天航空、公共安全、健康醫(yī)療、泛互聯(lián)網(wǎng)中。“因為泛物聯(lián)網(wǎng)離不開感知，也就是有柔性電子巨大的空間。還有人工智能，如果沒有柔性電子的加快發(fā)展步伐，也不會這么快進入成熟的發(fā)展階段。”

近年來，黃維團隊在原始創(chuàng)新的基礎(chǔ)上高端成果涌現(xiàn)，代表性成果包括面向柔性顯示的鈣鈦礦發(fā)光、全無機鈣鈦礦納米晶閃爍體、面向柔性能源的鈣鈦礦光伏、有機長余輝發(fā)光、基于生物醫(yī)學光子學納米平臺的癌癥診斷和治療等。黃維的團隊有數(shù)十位國家級人才，正聚焦在柔性電子創(chuàng)新鏈的瓶頸——材料和工藝上。

近年來，超長有機磷光（UOP）引起了人們的廣泛關(guān)注。UOP材料主要局限于晶體或剛性主—客體系統(tǒng)，但其較差的加工性能和力學性能，嚴重阻礙了實際應(yīng)用。黃維及團隊研究了一系列具有高力學強度的超長磷光泡沫，該泡沫在室溫下的磷光壽命可達485.8ms。他和團隊還打造了柔性電子領(lǐng)域國內(nèi)外相關(guān)平臺，有高端學術(shù)會議、學會，還有《npj - 柔性電子》雜志，已經(jīng)辦了兩年多。另外一個雜志是中國科協(xié)的旗艦刊物Research期刊，主要學科領(lǐng)域就是先進能源、先進材料。

他介紹道：“今年是團隊的產(chǎn)業(yè)化元年，我們也在加快與國內(nèi)企業(yè)的合作。我早些年在新加坡的一位博士生進入了工業(yè)界，創(chuàng)立了自己的公司，一直致力于OLED（有機電激光顯示）核心材料國產(chǎn)化。我們有21種材料性能不輸給進口材料，但是如何進入終端企業(yè)進行制造，這是一個問題，遠非技術(shù)創(chuàng)新本身能夠解決的。我們在動態(tài)X線成像等方面在努力，還努力擴展核心材料在汽車工業(yè)中的應(yīng)用，已經(jīng)有三家車企和我們的團隊合作，以實現(xiàn)規(guī)模應(yīng)用。”

黃維認為，要想獲得大的發(fā)展就要去發(fā)展新的產(chǎn)業(yè)，也就是由中國人去開拓、開道，柔性電子作為新興產(chǎn)業(yè)，可以引領(lǐng)科技創(chuàng)新帶來巨大的機遇。

柔性電子產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新鏈的過程，從材料、器件、工藝到裝備每個方面都存在著挑戰(zhàn)，尤其是裝備，“需要聚焦柔性電子創(chuàng)新鏈的瓶頸，重點突破核心關(guān)鍵技術(shù)，這是我們和其他研究團隊正在做的事情”。要實現(xiàn)柔性電子強國的目標，黃維說，如原材料的研發(fā)和制造能力還需要進一步加強。我國在裝備方面能推出一些中高端的產(chǎn)品，但是所有的原料和裝備都是進口的，甚至核心技術(shù)員工多數(shù)也來自海外。

“事業(yè)的發(fā)展，關(guān)鍵在人。這方面的問題需要人們進一步去深入思考，高校應(yīng)該注重去培養(yǎng)這方面的人才。另外，推動柔性電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展應(yīng)該由政府發(fā)揮主導作用，在國家實驗室建設(shè)中也應(yīng)該有柔性電子的空間。”

黃維說，柔性電子是智能的關(guān)鍵核心科技，是我國在科學技術(shù)前沿具有一定比較優(yōu)勢的研究領(lǐng)域。“在柔性電子領(lǐng)域最活躍的500個研究者中，中國的研究者占了一半以上，前十名里有七八人都是中國人，其他學科很難有這樣的一個優(yōu)勢。我國在柔性電子關(guān)鍵方面取得的創(chuàng)新突破，已經(jīng)站在了產(chǎn)業(yè)化的前沿，希望有識之士能夠積極投身該產(chǎn)業(yè)。”

另外，他還認為，實現(xiàn)柔性電子強國的目標，需要打造規(guī)模龐大的全球化柔性電子產(chǎn)業(yè)體系、全球領(lǐng)先水平的核心產(chǎn)業(yè)集群、全球尖端的原材料研發(fā)及制造能力、世界前沿的技術(shù)創(chuàng)新及產(chǎn)業(yè)化工藝改造能力、世界一流的支撐性裝備行業(yè)等。“做強柔性電子產(chǎn)業(yè)策略有四個重點：關(guān)鍵在于人才支撐，基礎(chǔ)在于研發(fā)聚焦，政策需要戰(zhàn)略先導，核心在于企業(yè)為王。在柔性電子產(chǎn)業(yè)模式方面，需要推動一體化，通過創(chuàng)新鏈部署產(chǎn)業(yè)鏈，通過產(chǎn)業(yè)鏈完善資本鏈，通過資本鏈促進創(chuàng)新鏈。”