柔性电路技术的未来发展趋势(续)

这篇文章来源于DevicePlus.com英语网站的翻译稿。点击此处阅读本文第一部分 >

柔性产品

柔性电路被用于多种设备中。与传统电路设计相似的是,柔性电路设计会根据最终的外形尺寸和制成品所需的功能而有所不同。这里仅对当今已经问世的或正处于研究中的一些柔性电路的产品和使用进行介绍。

 

柔性传感器

传感器是可穿戴设备和物联网技术领域发展中的重要组成部分。根据人类及其所处环境的监控技术的发展需求,传感器需要变得更加隐形,使用更少的能耗,并且以更小的外形尺寸工作。柔性技术可以满足这些需求,并且一定会为这些各行各业中普遍使用的传感器的发展提供有力的支持。

这些传感器根据其类型可以提供广泛的数据。例如,柔性压力、气体、温度、生物、湿度、光传感器,就涵盖了大范围的监控变量数据。

由于在医疗领域中要求监控设备对运动中的身体可以随形贴合,柔性电路在该领域的发展尤其成熟。这个来自Flexible Circuit Technologies的贴片式氧气传感器可实时测量患者的氧气水平,在非常需要患者监控数据的关键时刻(例如在手术中)向医务人员提供生理功能方面的信息反馈。

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图6:带有氧气传感器和LED灯的柔性电路贴片,由Flexible Circuit Technologies制造 / ©ArmDevices

加州大学伯克利分校(UC Berkley)正在开发一种智能绷带,该绷带通过电信号可以在皮肤发生肉眼可见的形态变化之前就检测出其状况的变化。绷带由印刷在柔性基底上的微型电极阵列组成。该技术可以在损伤到达表面之前就指示出组织是否发生了有害的变化,从而帮助预防褥疮。

 

 

Tacterion传感皮肤具有高度可拉伸的载有传感器的有机硅聚合物,可以使任何表面对外触力具有感应特性。基于电容的版本(sensorskin C.)具有极高的灵敏度,即使没有物理接触也可与传感器进行感应交互。借助这项技术,任何三维表面都可以成为其他电子产品的书写工具或控制设备。感知层也可以集成到智能服装或可穿戴设备中。

 

 

柔性 / 可折叠显示器

虽然智能手表和可穿戴腕带已经变得非常流行,但其刚性显示屏的屏幕尺寸限制了用户的满意度以及一些显示功能。柔性技术可以使腕带显示器沿肢体形状贴合,从而有效地增加了显示器的尺寸。

FlexEnable具有OLCD(有机液晶显示器)屏幕原型,该原型利用塑料晶体管为腕带实现其功能提供了足够的灵活性。

 

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图7:FlexEnable的可穿戴OLED屏幕/©The Verge

 

Lenovo演示了一种带OLED显示屏的可弯曲腕式手机,不过目前还只是一个工程概念。该设计使用了一系列铰链,以使设备可以缠绕在手腕上,同时保留铰链之间安装不可弯曲组件的部分。

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图8:腕式手机原型,来自Lenovo。铰链设计使手机可以贴合手臂。/ ©SFChronicles

2014年,Plastic Logic有限公司的柔性塑料AMOLED显示器赢得了全球OLED大会(Global OLED Congress)的OLED卓越创新奖。该技术基于一种专有的有机薄膜晶体管(OTFT)阵列,弯曲半径为0.75mm。

 

 

未来的显示器甚至可能可以贴合在皮肤上或衣服上,成为可穿戴设备。韩国高级科学技术研究院(KAIST)的研究人员最近发表了有关用于可穿戴式显示器的超薄、透明的氧化物薄膜晶体管(TFT)的研究发现。

 

该团队使用一种无机激光剥离(ILLO)方法将晶体管阵列从对激光有反应性的基底上剥离下来。然后将分离的高性能氧化物半导体转移到超薄、高度透明的塑料基底上。该阵列能转移到其他柔性基底上,显示出其作为可穿戴显示器使用的优越性。

 

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图9:超薄、透明氧化物薄膜晶体管在可穿戴设备中的应用/ ©KAIST

显然,该技术仍在朝向批量生产的发展阶段,但是已经发表的原型可以让您一窥可穿戴全尺寸移动显示器的未来。

 

智能服装

柔性电子产品可以与纺织品进行很好的结合,因为纺织品能够提供耐用的柔性基底来与电路集成。同时,布制服装还为传感器提供了不那么突出或不可见的外形尺寸。

Holst Centre是一个独立的研发中心,正在对种类繁多的智能服装概念进行开发,可为合作伙伴提供制造机会。原型包括集成了可穿戴显示器的服装,带有可为手机充电的太阳能柔性电路的服装,具有LED以实现可穿戴轻便时尚的服装,以及带有用于心率监测的内置传感器的运动服装。

 

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图10:“可穿戴太阳能衬衫”具有120片太阳能电池薄膜,可以在旅途中为智能设备充电;由Holst Centre开发并由Pauline van Dongen设计/©ArmDevices

 

光伏发电

随着太阳能电池变得更轻、更柔韧,一般的或不规则的表面都可以变成发电的场地。韩国研究人员已经能够生产出大约1毫米厚的光伏电池,该电池可以在卷曲包裹铅笔的同时不失去功能完整性。通过将砷化镓制成的太阳能电池直接黏附到一个柔性基底上而不使用粘合剂,可以实现极薄的设计(尺寸比人类头发的平均直径还要小)。这些电池有望用于可穿戴设备、小器件和传感器,为其供电,因为这些设备需要用到可与小型设计兼容的可持续电源。

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图11:超薄太阳能电池/ © Juho Kim等,刊于Applied Physics Letters

技术发展正从传统的刚性设计迈向柔性外形尺寸的未来。柔性技术的进步将提供以前在刚性设计中无法实现的新功能,尤其是在医疗、可穿戴设备和物联网、传感器和智能纺织品等市场。柔性技术正在为未来世界铺平道路,提供电源、结构和工艺,使我们的身体和生活能够持续受到监控和改善。随着对柔性电子设备的关注度提升和资金投入增多,我们将会在不久的将来看到其广泛存在于我们的生活中。

 

DevicePlus 编辑团队
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