柔性电子领域Adv. Mater.最新综述：从实验室到商业化转换的可行性策略

【引言】

在过去的十年中，柔性电子产品一直被认为是先进制造和产品开发的下一个革命性技术，柔性电子学在学术界取得了令人振奋的进步，引起了学术界、工业界和政府的极大关注。专家预测，全球柔性电子市场将经历两位数的增长率，到2025年将达到2500亿$。潜在的低成本、大面积加工和易于生产配置给大容量制造带来了很大的成本效益和灵活性。重量轻，形状适应性强和机械柔性，这是传统基于互补金属氧化物半导体（CMOS）技术刚性电子所达不到的。但大多数研究成果尚未转化为产品或获得很大的市场份额。对于大规模生产和商业化，工业化采用新开发的功能材料和制造技术是先决条件。但是，由于实验室和工业工厂的不同特点，将材料和制造技术从实验室转换产业化是非常困难的。

近日，新加坡南洋理工大学陈晓东教授和新加坡科技研究局（A*STAR）Xian Jun Loh教授（共同通讯作者）从产品制造的四个阶段（设计，材料供应，加工和集成），柔性到电子的材料制造过程中的关键挑战，以及其实验室到工厂的转换中被确定和讨论。还提出了以工业为导向的战略以克服其中一些障碍的观点。概述了行动的优先事项，包括标准化、基础研究和应用研究之间的迭代以及采用智能制造。在学术界和工业界的共同努力下，柔性电子将如所承诺的那样对社会带来更大的影响。相关研究成果以“Devising Materials Manufacturing Toward Lab-to-Fab Translation of Flexible Electronics”为题发表在Adv. Mater.上。

【图文导读】

图一、设备性能(由TRL（技术准备水平)评估）和制造能力(由MRL（制造准备水平)评估）在实验室和产业化国内柔性电子之间的差距

图二、组成柔性薄膜晶体管(TFT)的主要材料类别和候选材料的定性比较

图三、主要挑战和相关研究成果的例子在柔性电子制造的四个关键步骤：设计、材料、加工和集成

图四、柔性电子材料制造的发展方向展望

【小结】

总之，柔性电子产品的发展已经到了一个关键的地步，即向工业采用的转化研究决定了这种材料潜力。然而，学术界和工业界在设备性能和制造能力方面存在着明显的差距。为了缩小并最终评估这些差距，作者在这里分析了材料制造在产品开发和制造的每个阶段的关键挑战-设计、材料、过程、处理和集成处理。在此基础上，作者还提出了一些可能的解决方案和新的研究方向，从而得出了在促进柔性电子产品大规模生产的五个关键要点：（1）标准：迫切需要测试标准来公平地对比候选材料和设备；（2）基础：材料科学、器件物理和工艺参数中的科学知识对于合理设计和制造问题解决是必不可少的；（3）工程：许多处理问题需要智能工程方法；（4）人工智能：在材料发现、设计筛选和工艺优化中使用人工智能将大大提高效率，并可能带来新的科学突破；（5）智能制造：作为工业4.0的潜在贡献者，柔性电子应该通过开发可定制的添加剂技术和不集成技术来引领智能制造的趋势。

文献链接：“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编译供稿。