1 流体动力基础件与机电系统全国重点实验室，浙江大学机械工程学院，浙江 杭州 310027
2 极端光学技术与仪器全国重点实验室，浙江大学光电科学与工程学院，浙江 杭州 310027
3 萨本栋微米纳米科学技术研究院，厦门大学机电工程系，福建 厦门 361102
柔性微纳传感器的新兴发展对先进制造技术提出了更高要求。其中，激光融合制造充分集成激光增材、等材、减材加工形式，凭借高精度、非接触、机理丰富、灵活可控、高效环保、多材料兼容等特点突破了传统制造在多任务、多线程、多功能复合加工中的局限，通过激光与物质相互作用实现跨尺度“控形”与“控性”，为各类柔性微纳传感器的结构-材料-功能一体化制造开辟了新途径。本文首先分析激光增材、等材与减材制造的技术特点与典型目标材料，展示激光融合制造的技术优势，接着针对近年来激光融合制造在柔性物理、化学、电生理与多模态微纳传感器中的典型应用展开讨论，最后对该技术面临的挑战以及未来发展趋势进行了总结与展望，通过多学科交叉互融，开辟柔性微纳传感器制造新路径，拓展激光制造技术的应用场景。
激光融合制造 激光-物质相互作用 微纳制造 柔性电子 柔性微纳传感器
季凌飞 1,2,3,*孙伟高 1,2,3林真源 1,2,3周博昊 1,2,3[ ... ]王冠强 1,2,3
1 北京工业大学材料与制造学部激光工程研究院，北京 100124
2 北京工业大学跨尺度激光成型制造技术教育部重点实验室，北京 100124
3 北京市激光应用技术工程技术研究中心，北京 100124
随着智能化时代的到来，柔性电子由于其极强的共形能力和优异的器件性能，在进一步推动现代化产业发展中取得越来越重要的地位。超快激光技术以其优异的高精制造能力在柔性电子高分辨无损制备上展示出独特的优势和应用前景。本文从超快激光与物质相互作用基本机制入手，着重介绍了当前超快激光在柔性电子领域的四种典型特征功用及其研究现状，并据此总结该领域超快激光应用所面临的挑战和未来发展趋势。
超快激光 柔性电子 微纳加工 激光与光电子学进展
2024, 61(1): 0114005
1 集成电路与微系统全国重点实验室, 重庆 400060
2 中国电子科技集团公司第二十四研究所, 重庆 400060
柔性电子技术在近些年得到了快速发展, 越来越多的柔性电子系统需要柔性、高性能的集成电路来实现数据处理和通信。通过减薄硅基芯片可以获得高性能的柔性集成电路, 但是硅基芯片减薄之后的性能有可能发生变化, 并且在制备、转移、封装的过程中极易产生缺陷或者破碎, 导致芯片性能退化甚至失效。因此, 超薄硅基芯片的制备工艺和柔性封装技术对于制备高可靠性的柔性硅基芯片十分关键。在此背景下, 文章综述了柔性硅基芯片的力学和电学特性研究进展, 介绍了几种超薄硅基芯片的减薄工艺和柔性封装前沿技术, 并对超薄硅基芯片在柔性电子领域的应用和发展进行了总结和展望, 为柔性硅基芯片技术的进一步研究提供参考。
柔性电子 超薄芯片 芯片减薄 柔性封装 flexible electronic ultra-thin chip chip thinning flexible packaging
1 南京工业大学柔性电子（未来技术）学院，先进材料研究院，江苏省柔性电子重点实验室，江苏 南京 211816
2 西北工业大学柔性电子前沿科学中心（柔性电子研究院），陕西 西安 710072
3 南京邮电大学有机电子与信息显示国家重点实验室，江苏 南京 210023
钙钛矿发光二极管（PeLEDs）以其优异的光电性能和简单的制备工艺，成为柔性可穿戴电子产品及照明和显示领域的潜在候选者。然而，以高性能、高柔性和新兴应用为目标的柔性钙钛矿发光二极管（FPeLEDs）的发展仍面临许多挑战。本文主要介绍了近年来FPeLEDs领域的相关研究工作以及各功能层的优化方法，总结了目前该领域发展面临的主要问题，并对其未来的发展进行展望，有望为未来FPeLEDs在新兴领域中的开发应用提供系统的理解和有价值的启发。
钙钛矿 柔性钙钛矿发光二极管 柔性电子 高效 稳定性 光学学报
2023, 43(21): 2100001
南京大学 电子科学与工程学院, 南京 210023
近年来, 受人脑独特工作模式的启发, 利用人工神经形态器件模拟突触和神经元的感知与计算功能吸引了广泛关注。到目前为止, 已经有很多关于神经形态晶体管的报道, 但绝大多数器件是在刚性衬底上加工的。柔性神经形态晶体管不仅可以同时实现信号传输和训练学习, 对多路信号进行非线性的时空整合与协同调控, 而且能密切贴合柔软的人体皮肤, 承受器官和组织的高生理应变。更重要的是, 柔性神经形态晶体管具有可设计的灵活性和优异的生物兼容性, 在检测生物环境中生理相关时间尺度的低幅信号方面具备独特的优势和应用潜力。柔性神经形态晶体管已经广泛应用于电子皮肤、人工视觉系统、智能可穿戴系统等领域。目前, 研制低功耗、高密度集成的柔性神经形态晶体管是研究的首要任务之一。本文综述了基于不同柔性衬底的神经形态晶体管的研究进展, 并展望了柔性神经形态晶体管的未来应用前景，这将为未来柔性神经晶体管的研制以及智能计算和感知应用提供比较详实的参考。
神经形态器件 柔性电子学 神经形态晶体管 类脑感知与计算 综述 neuromorphic device flexible electronics neuromorphic transistor brain-like perception and computing review
南京邮电大学电子与光学工程学院、柔性电子（未来技术）学院，江苏 南京 210003
二维过渡金属碳/氮化物（MXene）是一类新型二维纳米材料的统称，具有优异的电学、力学性能以及丰富、可调的表面化学特性，在功能材料领域受到了广泛的关注。MXene可以分散在多种溶剂中形成高浓度分散液，超过临界浓度后会表现出向列相液晶特性，使得其可以通过湿法纺丝工艺制备宏观连续的纤维。MXene纤维表现出高电导率、热导率、机械强度等性质，在未来新一代可穿戴电子设备中有非常好的应用前景。本文首先介绍了MXene及其合成方法，随后介绍了MXene基纤维制备的四种常见途径，最后总结了湿法纺丝制备纯MXene纤维和MXene基复合纤维的发展现状及其在可穿戴电子领域的应用，并对湿法纺丝MXene基纤维的未来发展方向和挑战进行了展望，为后续MXene基纤维的研究提供借鉴思路。
金属碳/氮化物纤维 湿法纺丝 功能纤维 可穿戴电子 柔性电子 激光与光电子学进展
2023, 60(13): 1316013
1 中国农业大学工学院, 北京 100083
3 西北农林科技大学葡萄酒学院, 陕西 杨凌 712100
近年来, 随着纳米科技、 聚合物材料和先进制造技术的发展, 以柔性传感器为代表的新兴柔性电子器件在可穿戴、 健康医疗、 物联网终端等领域发挥着越来越重要的作用。 作为柔性电子器件的载体, 柔性基底对传感器的机械可靠性和电学传感性能等方面有着重要的意义。 但由于其表面非极性键造成的高疏水性限制了功能性材料在其表面的沉积, 常常造成柔性基底层与电极层/敏感层之间不稳定的界面结合。 因此, 利用紫外臭氧处理对柔性基底表面改性受到了广泛的关注。 利用近红外光谱技术对柔性基底的紫外臭氧处理效果进行快速精准评估, 旨在从基团分子层面探究其改性效果, 在实际应用中是对传统依靠接触角测量评估方法的有效补充。 具体而言, 对四种常见的柔性基底材料聚二甲基硅氧烷(PDMS)、 聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、 聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚酰亚胺(PI)进行了1/2/5/10 min不同时长的紫外臭氧(UVO)改性处理, 并利用近红外光谱对其改性效果进行表征研究, 最后利用接触角测量方法对上述的表征结果进行了验证分析。 近红外光谱分析表明: 对于柔性PDMS基底, 紫外光能量不足以切断其中的甲基(—CH3)官能团和(—C—Si—)等化学键, 无法引入羟基、 羧基等亲水性基团。 对于柔性PEN和PET基底而言, 紫外臭氧处理的效果要优于柔性PDMS基底, 且对柔性PET基底的处理效果要优于柔性PEN基底, 其原因可能是PEN基底材料中萘环的双环结构具有很强的紫外光吸收能力, 阻隔了380 nm以下的大部分紫外线能量。 对于柔性PI基底, 紫外臭氧处理可以有效引入羟基(—OH)和羧基(—COOH)等活性基团, 且这些官能团的强度和数量随着处理时间的增加而增加, 从而在短时间内使得PI基底表面能增大、 接触角减小、 湿润性提高。 接触角测试结果验证: 紫外臭氧处理对于柔性PDMS基底处理效果不明显(接触角下降幅度为8.4%); 对柔性PET基底处理的效果(接触角下降幅度为39.6%)要优于柔性PEN基底的处理效果(接触角下降幅度为9.4%); 紫外臭氧处理的效果对柔性PI基底处理效果最佳, 接触角下降幅度达到了62.7%。
柔性电子 基底薄膜 紫外臭氧改性 近红外光谱 接触角 Flexible electronics Substrate films Ultraviolet ozone treatment Near infrared spectroscopy Contact angle 光谱学与光谱分析
2022, 42(6): 1867
南京理工大学材料科学与工程学院, 南京 210094
压电材料由于其独特的机电耦合特性而被广泛应用到传感器和制动器等设备中。柔性电子技术是未来智能技术的重要支撑, 然而, 压电材料难以同时兼具柔性和高压电性能, 这限制了压电材料在柔性电子领域的应用。总结了目前可用的柔性压电材料及其设计和制备方法, 随后系统的总结了柔性压电材料在压力传感、能量收集和生物医学等方面的应用, 最后评述了柔性压电材料发展的挑战和前景展望。
压电材料 柔性电子技术 压力传感器 能量收集 piezoelectric materials flexible electronic technology pressure sensors energy harvesting
1 西安交通大学电子与信息学部电子科学与工程学院，陕西 西安 710049
2 西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室，陕西 西安 710049
3 陕西省信息光子技术重点实验室，陕西 西安 710049
4 西安交通大学机械工程学院，陕西 西安 710049
随着科技的发展，柔性电子器件在医疗健康、柔性机器人以及人机交互领域中的应用越来越广泛。柔性电子器件的关键在于柔性电极材料，传统柔性电极材料如结构化的金属薄膜、金属纳米颗粒/线以及导电聚合物等存在高延展性与高导电性无法同时满足的问题。镓基液态金属作为一种室温下呈现液态的金属材料，具备金属高导电性的同时也具有无限延展性，是一种理想的柔性电极材料，是近年来的研究热点。对液态金属进行图案化处理是制备液态金属基柔性电子器件的必要环节。重点介绍了以浸润性调控的方法实现液态金属图案化的工艺。激光作为一种精密加工方式，被常用来制备各种功能表面，同时也是调控液体浸润性的主要手段之一。结合激光的高精密加工能力与液态金属优异的电学性能，能够实现高分辨率、多功能以及高集成度的液态金属电子器件制备。综述了近年来国内外在激光制备液态金属柔性电子器件方面的主要工作，并展望了未来激光制备高性能液态金属电子器件的前景。
激光技术 液态金属 激光 浸润性 图案化 柔性电子器件 中国激光
2022, 49(10): 1002505
上海交通大学材料科学与工程学院, 上海市激光制造与材料改性重点实验室, 焊接与激光制造研究所, 上海 200240
消费电子市场正推动柔性电子器件向集成化、小型化及可穿戴的方向发展，同时也对柔性电子器件的制备提出了新的要求。光刻工艺加工精度高，但其成本昂贵、加工流程复杂且效率低。相比而言，飞秒激光加工兼有加工精度高和工艺流程简单的特点，已展现在制备柔性电子器件方面的独特优势和应用前景。为了更好地了解这一新兴领域的进展，本文概述了与柔性电子器件制备相关的五种飞秒激光加工工艺机理，包括激光液相纳米材料合成、激光纳米材料还原、激光诱导纳米连接、激光电极图案化及激光表面织构化，并介绍了制备的典型柔性电子器件性能，对存在的问题和未来发展趋势进行了分析和展望。
