原標題：柔性電子，重塑未來科技形態（國際科技前沿）

在第三十四屆廣州博覽會上，維信諾公司展出的柔性AMOLED創新展示終端。秦梓杭 攝（影像中國）

新型柔性晶片 浙江清華柔性電子技術研究院供圖

在第二十二屆浙江國際醫療設備展覽會上展示的腦機介面柔性電極。龍巍 攝（影像中國）

在浙江清華柔電院，裝配了“電子皮膚”的具身智慧機器人在模擬超市場景中練習取物。滿會喬 攝（影像中國）

　　在新生兒監護室裏，薄如蟬翼的柔性感測器貼在孩子的胸口，“無感”採集心率、血氧乃至汗液中的化學信號；機器人指尖覆蓋“電子皮膚”，可以穩穩夾起一塊豆腐；在人類空間站外殼上，柔性晶片如“太空創可貼”緊貼表面，在極端溫差與微隕石撞擊中實時回傳結構數據……這些場景並非遙遠的科幻，而是柔性電子技術正在應用或研發的生動實例。

　　作為材料、力學、微電子與生物醫學交叉催生的前沿技術，柔性電子正打破傳統電子設備堅硬、固定的形態邊界，以輕薄、可彎曲、可延展的特性，貼合人體、器官及各類異形表面，實現感知、計算、通信與能量供給的一體化，被視為下一代技術變革的關鍵方向之一。

　　電子器件由硬到軟的“蛻變”

　　我們身邊的電子設備，從手機到電腦，從晶片到電路板，幾乎都建立在一個默認前提之上：電子器件必須是堅實的。這是因為傳統電子器件以硅為核心材料：硅的電子遷移率高、性能穩定，是現代信息技術的基石。然而，硅有一個“先天局限”：質地脆硬。一旦彎折就會斷裂失效，應用場景受到限制。

　　柔性電子技術的核心思路，是通過材料革新與力學結構設計，把高性能電子元器件與柔性高分子材料集成，讓電子器件在拉伸、彎曲、扭轉時，電路依然保持穩定高效工作，實現高性能與可變形的自然融合。簡單來説，就是讓電子器件像皮膚一樣柔軟，同時保留半導體器件的信息處理能力。

　　當前，全球柔性電子技術處在産業化起步並快速發展階段，美國、中國、韓國、歐洲等國家和地區形成了多支創新梯隊。柔性電子技術主要沿如下路徑展開：

　　一是“柔性材料電子化”，將電子性能融入本身就具有柔性特質的有機材料，即柔性有機半導體的高性能化。科學家們從分子設計與材料合成入手，著力提升柔性有機半導體的電子遷移率等關鍵性能。有機發光二極體（OLED）是典型代表，它用有機材料代替傳統無機材料發光，可以做到像紙一樣薄、像薄膜一樣柔。

　　二是“電子器件柔性化”，通過結構設計將剛性電子材料實現柔性形態，即高性能無機半導體的柔性化。美國西北大學學者通過精巧結構設計，將傳統無機電子材料與柔性基底複合集成，使器件與系統在整體上獲得可拉伸柔性。打個比方，一根直鐵絲一拉就斷，但如果把它彎成彈簧，就能拉伸很長而不斷。

　　同時，柔性電子技術正從單一材料、單一器件向系統集成邁進。以清華大學柔性電子技術國家級重點實驗室（以下簡稱“柔電國重”）為代表的研究團隊聚焦柔性集成器件與柔性電路方向，重點解決感知、計算、信號傳輸等功能如何在柔性基底上集成在一起的問題。與前兩種路徑相比，這一方向的優勢在於把柔性技術從“材料性能”推進到“系統集成”，從“實驗室樣品”推進到“可量産産品”，更貼近柔性微系統的工程化應用。依託超95%製造良率的原始創新技術，團隊在浙江嘉興建成國際領先的中試平臺，提供從感測器到電路的全鏈條製造服務，推動柔性電子技術走向規模化應用。

　　應用於柔性顯示、生命健康、人機交互等多個場景

　　柔性電子憑藉“輕、薄、柔、小”的技術優勢，已從概念走向工程驗證，覆蓋柔性顯示、生命健康、人機交互、空天裝備等多個前沿賽道。

　　柔性顯示：從“玻璃屏”到“折疊屏”——

　　近年來，折疊屏手機日漸普及，其核心技術正是柔性顯示。傳統螢幕夾在硬質玻璃中易碎裂，柔性屏以耐高溫可彎折的聚酰亞胺薄膜替代玻璃基底，搭配發光材料與柔性電晶體，為螢幕形態創新打開了空間。華南理工大學研究團隊提出“熱激子”機理和雜化電荷轉移態材料設計新原則，兼顧發光材料的色度與效率。天津大學研究團隊利用材料分子“吸收光—釋放光”機制，研發出全球最薄柔性透明顯示屏，厚度約0.01毫米，透光率超90%。清華大學研究團隊發展新型電子注入與傳輸材料，提升發光效率與穩定性。

　　醫療健康：無感監測與診療——

　　傳統醫療監測設備笨重，植入器械硬度和人體軟組織不匹配，長期放置容易引發炎症、排異反應。柔性醫療設備則像“電子皮膚”一樣貼合人體，“無感”監測生理信號，大幅降低植入風險。美國西北大學研究團隊在柔性生物電子領域做出了開創性工作，開發出與皮膚無縫集成的無線生理監測系統，可精準採集心電、肌電、體溫、血氧及汗液生化指標，並在早産兒監護、術後康復等場景實現應用。中國香港城市大學研究團隊將電刺激與振動反饋結合，研發出貼皮式多模態觸覺反饋介面，讓假肢使用者重獲觸摸能力。美國加州大學聖地亞哥分校團隊利用超聲技術突破傳統柔性電子僅能採集表面信號的局限，研發的可穿戴超聲貼片可穿透皮膚，連續監測血壓、血流等深層生理信號。柔電國重則在柔性可穿戴電子和植介入醫療電子方向持續發力，研發出類皮膚血糖監測、血壓/血氧監測、睡眠調控及可穿戴超聲等系統，佩戴舒適無感，可實現長期健康管理；同時還開發出可機洗、反復揉搓的織物類柔性可穿戴電子産品，適用於運動健康場景。

　　腦機介面：大腦與機器的柔性通道——

　　剛性腦機介面容易損傷腦組織，長期植入信號衰減嚴重，是全球腦機領域的共同難題。柔性電子提供了新方案，超薄、低模量的柔性電極可以貼合大腦皮層，跟隨腦組織輕微形變，降低異物反應，長時間穩定採集神經信號。國際多所頂尖實驗室正在開發超薄皮層腦電陣列，用於癱瘓患者運動信號解碼、癲癇病灶定位。美國“神經連接”公司開發的柔性腦機介面包含1024根柔性電極線，每根直徑僅4—6微米，由“縫紉機”手術機器人精準植入大腦皮層，可無線傳輸神經信號，且人類受試者已接受植入。柔電國重研發出系列柔性神經電子器件，例如，耳內/耳周神經電子器件已應用於視覺、聽覺腦機介面，可用於腦監測、腦病診療及人機智慧系統。

　　具身智慧：機器人擁有“電子皮膚”——

　　傳統機器人的機械臂和感測器只能實現固定程式動作，無法像人類皮膚一樣感知壓力、溫度、紋理，更無法根據觸感調整動作。柔性電子技術的突破，正好為機器人裝上能“感知世界”的電子皮膚。日本東京大學研究團隊開發的高密度柔性感測器陣列，可覆蓋人體與機器人的大面積皮膚，實現多點觸覺、溫度及壓力的同步感知。美國斯坦福大學團隊研製出多層材料合成的柔性皮膚，每層都具有不同的感知能力，分別感知壓力、溫度、張力等，且在損壞導致材料層次錯位時能自動對齊，具有類似人類皮膚的自動癒合能力。浙江清華柔性電子技術研究院將柔性感知拓展至機器人領域，研製出能感知壓力、溫度、紋理的電子皮膚，賦予機械手精細抓取能力，構建具身智慧多模態觸覺數據集，打造工業具身智慧。

　　空天領域：適應極端太空環境——

　　太空存在強輻照、劇烈溫差、振動衝擊，普通電子器件容易失效。國際上多家航天機構探索柔性薄膜太陽能電池、曲面柔性傳感天線，用於衛星、深空探測器減重。柔電國重研發的星載柔性晶片微系統，歷經3年地面考核與輻照測試，隨天舟六號進入空間站，完成15個月艙外在軌試驗且運行穩定。該類晶片可折疊、能共形貼合，未來可用於航天器輕量化電子系統、航天服生理監測，減輕載荷，為深空探測提供輕量化硬體支撐。

　　距離“萬物皆柔”還有多遠

　　儘管應用前景廣闊，全球柔性電子技術行業依然面臨共性挑戰。第一，力學與電學的矛盾：柔性器件像一張反復折疊的紙，折的次數多了，內部電路層就可能像千層餅一樣分層、斷裂，導致性能下降甚至失效；第二，材料短板：我們需要的材料既要導電好、能拉伸、長期穩定，還要在植入人體後不引發排異，這樣“全能選手”目前還很稀缺；第三，能源供給難題：輕薄柔性的設備空間極小，電池容量有限，需要進一步探索微型、可拉伸、長續航柔性電池或無線供能的方案。

　　面向未來，柔性電子技術將呈現幾個清晰趨勢。一是混合集成持續深化，把高性能剛性硅晶片作為“大腦”，與柔性基底結合，既保留算力，又獲得形變能力；二是感知、計算、供能一體化，器件不再只是感測器，而是集成端側AI、無線通信、能量收集，實現自主感知與本地計算；三是生物相容、可降解器件持續發展，植入體內完成使命後自然降解，免去二次手術取出的痛苦；四是跨學科融合，柔性電子和醫療健康、具身智慧、腦機介面、空天技術深度耦合，催生全新應用場景。

　　柔性電子技術，是一場電子形態的革命。它跳出傳統電子器件“堅硬不可形變”的固有框架，讓智慧感知與計算能力附著在曲面、人體、裝備之上，持續拓展人類感知世界、修復健康、探索空天的邊界。隨著基礎理論不斷完善、中試製造能力持續成熟，柔性電子技術在未來將繼續深刻改變智慧科技，真正“潤物細無聲”地融入人類生活。

　　（作者為清華大學航天航空學院、柔性電子技術國家級重點實驗室教授 馮雪）