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

第三次会议
从融入电子功能的时代到绘制电子功能的时代

 

  • 2017.11.30
  • 作者:伊藤元明
有机电子器件改变未来生活

由有机材料制成的电子元件和器件具有由无机材料制成的电子元件和器件所不具备的特性。然而,有些事情如果不以无机材料为基础是无法实现的。使用有机电子器件来创建存储大量数据的高性能处理器和存储器是很困难的。然而,有机器件有潜力为电子器件的输入/输出功能增加新的价值。未来,通过结合利用有机和无机材料特性的元件和设备,很可能会创造出更先进的用途。在该系列的第三部分中,我们将解释利用有机电子特性的应用。然后,我们会从电子设备中创造新的价值,并思考它们能给我们的生活带来什么样的影响。

人类使用几乎完全由有机物构成的身体来执行各种复杂的任务和行动。这一事实清楚地表明了有机物的巨大潜力。如果我们能够充分利用有机材料,我有一种感觉,原则上,仅使用有机材料就可以创造出高功能和高性能的器件。

正如本系列第一部分所述,有机电子产品具有基于硅等无机材料的电子技术所不具备的功能。其特点是“与来自人类和生物的事物具有很高的亲和力”,并且可以使用有限的元素和少量的能量创造出多种化合物。实现这些特征并实现电子功能的技术开发正在稳步推进。

那么,有机电子产品最终会取代所有现有的主要由无机材料制成的电子设备吗?

当然,在遥远的未来,通过各种技术突破,完全由有机材料制成的电子设备将主导市场的那一天可能会到来。然而,目前似乎不可能仅使用有机电子产品来创建与计算机和智能手机等现有设备相同的功能。因此,有机和无机材料似乎有可能被一起使用,以创造更先进的电子设备,并利用每种材料的特性(图 1)。

合理利用有机物和无机物的特性配置设备
[图1]合理利用有机和无机材料的特性配置设备
创建者:伊藤元明

这一次,我们将讨论有机电子学将如何发展电子设备。我还想解释一下,通过将其与现有的电子技术相结合,可以为我们的生活创造什么样的新价值。

无机器件快速发展之谜

为了阐明有机电子学的作用,我想首先简要重申,如果没有基于无机的电子技术,这是无法实现的。

可以说,基于无机材料制造的电子设备是基于单一的开发理念而发展起来的。其开发理念是将功能简单的电子元件小型化并大量大量使用,使设备多功能化、高性能化。这里的电子元件是指单一功能的半导体器件和电子元件,例如起开关作用的晶体管和暂时储存电力的电容器。

例如,自苹果 2007 年发布第一代 iPhone 以来,智能手机在外观或价格上并没有太大变化(图 2)。尽管如此,功能和性能还是得到了显着改善。很多人可能觉得电子设备的功能和性能不断提高是理所当然的。但实际上,这很奇怪。

2007 年发布的第一款 iPhone 与 2017 年发布的 iPhone X 之间的规格变化
[图2] 2007年发布的第一款iPhone与2017年发布的iPhone X之间的规格变化
由 Motoaki Ito 创建,基于 Apple 材料,照片由 Apple 提供

我希望你考虑一下。汽车速度每年会提高20%,燃油效率每年提高30%,载客量每年增加40%吗?如果我们为汽车的发展画出这样一个场景,那么汽车本身的尺寸就会不断增大,价格也会不断上涨。这种在其他领域不可能实现的非凡演变,在电子设备领域已经持续了半个多世纪。

有一种机制可以让电子设备持续改进其功能和性能。这就是上述设备开发背后的理念。智能手机中的电子元件变得越来越小,每部智能手机的价格也变得越来越便宜,并且通过增加每部智能手机中安装的组件数量,可以在不改变外观的情况下继续改进功能和性能。

版权©2011-