柔性電子領域Adv. Mater.最新綜述：從實驗室到商業化轉換的可行性策略

【引言】

在過去的十年中，柔性電子產品一直被認為是先進制造和產品開發的下一個革命性技術，柔性電子學在學術界取得了令人振奮的進步，引起了學術界、工業界和政府的極大關注。專家預測，全球柔性電子市場將經歷兩位數的增長率，到2025年將達到2500億$。潛在的低成本、大面積加工和易于生產配置給大容量制造帶來了很大的成本效益和靈活性。重量輕，形狀適應性強和機械柔性，這是傳統基于互補金屬氧化物半導體（CMOS）技術剛性電子所達不到的。但大多數研究成果尚未轉化為產品或獲得很大的市場份額。對于大規模生產和商業化，工業化采用新開發的功能材料和制造技術是先決條件。但是，由于實驗室和工業工廠的不同特點，將材料和制造技術從實驗室轉換產業化是非常困難的。

近日，新加坡南洋理工大學陳曉東教授和新加坡科技研究局（A*STAR）Xian Jun Loh教授（共同通訊作者）從產品制造的四個階段（設計，材料供應，加工和集成），柔性到電子的材料制造過程中的關鍵挑戰，以及其實驗室到工廠的轉換中被確定和討論。還提出了以工業為導向的戰略以克服其中一些障礙的觀點。概述了行動的優先事項，包括標準化、基礎研究和應用研究之間的迭代以及采用智能制造。在學術界和工業界的共同努力下，柔性電子將如所承諾的那樣對社會帶來更大的影響。相關研究成果以“Devising Materials Manufacturing Toward Lab-to-Fab Translation of Flexible Electronics”為題發表在Adv. Mater.上。

【圖文導讀】

圖一、設備性能(由TRL（技術準備水平)評估）和制造能力(由MRL（制造準備水平)評估）在實驗室和產業化國內柔性電子之間的差距

圖二、組成柔性薄膜晶體管(TFT)的主要材料類別和候選材料的定性比較

圖三、主要挑戰和相關研究成果的例子在柔性電子制造的四個關鍵步驟：設計、材料、加工和集成

圖四、柔性電子材料制造的發展方向展望

【小結】

總之，柔性電子產品的發展已經到了一個關鍵的地步，即向工業采用的轉化研究決定了這種材料潛力。然而，學術界和工業界在設備性能和制造能力方面存在著明顯的差距。為了縮小并最終評估這些差距，作者在這里分析了材料制造在產品開發和制造的每個階段的關鍵挑戰-設計、材料、過程、處理和集成處理。在此基礎上，作者還提出了一些可能的解決方案和新的研究方向，從而得出了在促進柔性電子產品大規模生產的五個關鍵要點：（1）標準：迫切需要測試標準來公平地對比候選材料和設備；（2）基礎：材料科學、器件物理和工藝參數中的科學知識對于合理設計和制造問題解決是必不可少的；（3）工程：許多處理問題需要智能工程方法；（4）人工智能：在材料發現、設計篩選和工藝優化中使用人工智能將大大提高效率，并可能帶來新的科學突破；（5）智能制造：作為工業4.0的潛在貢獻者，柔性電子應該通過開發可定制的添加劑技術和不集成技術來引領智能制造的趨勢。

文獻鏈接：“Devising Materials Manufacturing Toward Lab-to-Fab

Translation of Flexible Electronics”(Adv. Mater.，2020，10.1002/adma.202001903)

本文由材料人CYM編譯供稿。