推出薄如蟬翼的電子產品

加入我們的科學愛好者社群!

本文發表在《大眾科學》的前部落格網路上,反映了作者的觀點,不一定代表《大眾科學》的觀點


可穿戴計算的未來很可能更像保鮮膜,而不是谷歌眼鏡。科學家們已經開發出可以像臨時紋身一樣佩戴的電路,以及薄而靈活的矽基裝置,這些裝置可以在水中溶解。現在,東京大學的研究人員表示,他們已經創造出薄而靈活到可以被認為是“不可察覺”的電子產品。“其他團隊也在研究這些東西,”馬丁·卡爾滕布倫納說,他是《自然》雜誌 7月25日發表的論文的第一作者,該論文描述了該小組的工作。“但我想說的是,我們能夠製造出最大、最靈活和最薄的裝置。”

他們的第一個原型,一個超輕觸控感測器,比列印紙輕30倍,厚度只有三明治包裝紙的五分之一。在研究小組釋出的一個影片中,該團隊的研究員染谷隆夫這樣說:“人們感覺不到這個裝置的存在。”

他們裝置的基底是聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)箔,類似於工業級廚房保鮮膜。這種箔厚一微米,捲成10釐米寬、10公里長的卷軸。電子製造商每年使用它來製造數十億個普通電容器。因此,它很便宜,這是一件好事——原則上,它應該使柔性電子產品的製造變得簡單。問題在於,在微觀尺度上,它非常粗糙,就像一個奈米級的山脈。“在上面你需要構建一個100奈米厚的裝置,”卡爾滕布倫納說。“這並不容易。”


支援科學新聞

如果您喜歡這篇文章,請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱,您正在幫助確保關於當今塑造我們世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。


但是,卡爾滕布倫納和他的同事發現,如果以正確的方式應用電子層,PEN的粗糙度就會變成一個意想不到的優勢:金屬會很好地粘附在上面。因此,卡爾滕布倫納的電子產品不僅薄,而且耐用,即使被壓成一個球也能完美地工作。

為了構建他們的原型觸控感測器,研究人員取了一塊4.8平方釐米的PEN箔,並應用了一個積體電路層和一個包含144個觸覺電路的層。“整個封裝的厚度為1到2微米,”卡爾滕布倫納說。“這反過來使其比目前市面上的任何產品都更加靈活。”

薄如蟬翼的電路可能具有明顯的醫療應用——監控系統、可穿戴醫療儀器等等。它可以用作機器人皮膚。但是,如果卡爾滕布倫納和他的同事的預測是正確的——“不可察覺的電子箔片在未來可能像今天的塑膠包裝一樣普遍,”他們在《自然》雜誌論文的摘要中寫道——這項技術可能會有今天難以想象的應用。“它非常像一卷廚房保鮮膜,但它具有電子功能,”卡爾滕布倫納說。“你可以將幾乎任何你能夠想到的物體功能化,因為你只是用箔片包裹它。”

Seth Fletcher is chief features editor at 大眾科學. His book Einstein's Shadow (Ecco, 2018), on the Event Horizon Telescope and the quest to take the first picture of a black hole, was excerpted in the New York Times Magazine and named a New York Times Book Review Editor's Choice. His book Bottled Lightning (2011) was the first definitive account of the invention of the lithium-ion battery and the 21st century rebirth of the electric car. His writing has appeared in the New York Times Magazine, the New York Times op-ed page, Popular Science, Fortune, Men's Journal, Outside and other publications. His television and radio appearances have included CBS's Face the Nation, NPR's Fresh Air, the BBC World Service, and NPR's Morning Edition, Science Friday, Marketplace and The Takeaway. He has a master's degree from the Missouri School of Journalism and bachelor's degrees in English and philosophy from the University of Missouri.

More by Seth Fletcher
© .