No015 专题:5G 将如何改变我们的生活
系列01 有机电子器件改变未来生活
系列报告

第 1 部分
有机电子的黎明

 

  • 2017.9.30
  • 作者:伊藤元明
有机电子的黎明

电子设备是生活和工作中不可或缺的。然而,另一方面,它对于人类来说也显然是陌生的。如果一个电子设备又大、又重、又硬,那么无论它的功能有多么出色,它的使用场合都会受到限制。这就是为什么工程师们努力推进半导体技术,将更多功能集成到更小的芯片中。近年来,使用有机材料的传感器、电子电路、显示器等得到了积极的开发。这项技术的目的是消除电子设备的异物感。换句话说,我们的目标是创造一种贴近人类和物体的新型电子设备。在这个系列中,第一篇文章将解释有机电子学存在的意义,第二篇文章将解释已经实现的技术,第三篇文章将解释新的电子设备将如何改变我们未来的生活和社会。

人类在进化过程中合理地改变了身体的形状,例如手和脚。如此一来,身体的器官就变得能够极其灵活的活动。另一方面,人类使用的许多电子设备都是方形且坚硬的,从智能手机、笔记本电脑和电视就可以看出(图1)。不光是外观,就连里面的电子元件都是方形的,而且坚硬。

基于无机材料的电子设备和基于有机材料的日常用品的形状有很大不同
[图1]基于无机材料的电子设备和基于有机材料的日常用品具有非常不同的形状
来源:Fotolia

为什么大多数电子设备和零件都是方形且坚硬的?这是因为它们主要由无机材料制成。金属和硅等无机材料通常很硬。为了加工和改变材料的性能和形状,需要施加高温和高压,这需要大型制造设备。因此,为了批量生产基于无机材料的产品,一次性加工板状或块状材料,然后将其切割成线性片更为有效。结果,产品自然就变成了正方形。另一方面,由树脂等有机材料制成的产品可以通过低温、低压压制加工和注射成型来生产,因此市场上有各种形状的产品。

为了实现先进的功能,电子设备必须由无机材料元件(例如半导体器件和液晶面板)构成。我们一直以为电子设备是方形的、坚硬的,但实际上,电子设备的形状是由制造商决定的。那么,如果我们拥有自由决定电子设备形状并使其具有灵活性的技术,将会创造出什么样的产品呢?

有机物到底是什么?

使用有机材料创建电子电路和设备的技术称为“有机电子学”。近年来,人们积极利用有机电子学的特性,为电子设备的设计和制造方式带来新的范例。本系列将阐述其发展趋势和影响。首先我想澄清一下这个系列的前提,那就是有机物是什么(图2)。

有机物的特性及其对电子设备的影响
[图2]有机物的特性及对电子设备的影响
来源:作者创建

有机物和无机物的分类是随着欧美化学研究的进展而出现的。所以,我想了解一下有机化合物的英文表达“有机化合物”的由来。“有机”一词来自“器官”一词,指的是动物的内脏器官等器官。有机物质最初是指与生物有关的化合物。然而,随着化学的进步和有机物质现在可以人工合成,目标物质的范围已经扩大到包括构成生物的化合物。即便如此,有机物仍然是一种与生物起源的事物(例如人类和木材)具有高度亲和力的物质。

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