柔性电子1) 碳纳米管

碳纳米管（CNT）由于其高的本征载流子迁移率，导电性和机械灵活性而成为用于柔性电子学的有前途的材料，既作为场效应晶体管（FET）中的沟道材料又作为透明电极。管状碳基纳米结构可以被设想成石墨烯卷成一个无缝的圆柱体，它们独特的性质使其成为理想的候选材料。因为它们具有高的固有载流子迁移率和电导率，机械灵活性以及低成本生产的潜力。另一方面，薄膜基碳纳米管设备为实现商业化提供了一条实用途径。John A. Rogers与鲍哲楠教授分别发表了专题文章描述了基于CNT的柔性器件的处理和应用，回顾了柔性电子器件中碳纳米管的最新进展。

柔性电子2)氧化锌

氧化锌是一种众所周知的宽带隙半导体材料（室温下3.4 eV，晶体），它有很多应用，如透明导体，压敏电阻，表面声波，气体传感器，压电传感器和UV检测器。并因为可能应用于薄膜晶体管方面正受到相当的关注。同时氧化锌还具有相当良好的生物相容性，可降解性。E.Fortunato教授介绍了基于氧化锌的新型薄膜晶体管所带来的主要优势，这些薄膜晶体管在下一代柔性电子器件中非常有前途。

除此之外，还有众多的二维材料被应用于柔性电子领域，包括石墨烯、半导体氧化物，纳米金等。2014年发表在chemical review和nature nanotechnology上的两篇经典综述详尽阐述了二维材料在柔性电子的应用。

柔性电子1) 转移印刷

转印是一系列用于将微米和纳米材料确定性组装成具有二维和三维布局的空间组织的功能性布置技术。John A. Rogers总结了各种转移印刷技术的最新进展，从机械和材料方面，到在不同复杂程度的系统中使用它们的工程特点。并介绍了基础和应用研究以及这些方法在高产量工业规模制造中的应用。

柔性电子2)喷墨印刷

喷墨印刷，被称为数字书写技术，可以直接沉积功能性材料以在基材上形成图案。黄永安教授的文章概述了用于柔性电子产品的喷墨打印技术。包括材料挑战，工艺进展以及设备研究情况。

柔性电子3) 纤维结构形成

除了常见的印刷以及经典的沉积方法，基于纤维结构的柔性电子器件制作方法也非常适合可穿戴电子产品，这些电子产品具有重量轻，持久，灵活和舒适的特点。陶小明教授讨论了关于基于纤维结构的柔性电子器件当前材料的限制，制造技术，以及设备的限制，以及在广泛推广使用之前必须加以改进的科学理解。

柔性电子概述

随着电子设备的发展，柔性电子设备越来越受到大家的重视，这种设备是指在存在一定范围的形变（弯曲、折叠、扭转、压缩或拉伸）条件下仍可工作的电子设备。

柔性电子定义

柔性电子可概括为是将有机/无机材料电子器件制作在柔性/可延性塑料或薄金属基板上的新兴电子技术，以其独特的柔性/延展性以及高效、低成本制造工艺，在信息、能源、医疗、国防等领域具有广泛应用前景，如柔性电子显示器、有机发光二极管OLED、印刷RFID、薄膜太阳能电池板、电子用表面粘贴(Skin Patches)等。与传统IC技术一样，制造工艺和装备也是柔性电子技术发展的主要驱动力。柔性电子制造技术水平指标包括芯片特征尺寸和基板面积大小，其关键是如何在更大幅面的基板上以更低的成本制造出特征尺寸更小的柔性电子器件。

柔性电子涵盖有机电子、塑料电子、生物电子、纳米电子、印刷电子等，包括RFID、柔性显示、有机电致发光(OLED)显示与照明、化学与生物传感器、柔性光伏、柔性逻辑与存储、柔性电池、可穿戴设备等多种应用。随着其快速的发展，涉及到的领域也进一步扩展，目前已经成为交叉学科中的研究热点之一。

柔性电子技术有可能带来一场电子技术革命，引起全世界的广泛关注并得到了迅速发展。美国《科学》杂志将有机电子技术进展列为2000年世界十大科技成果之一，与人类基因组草图、生物克隆技术等重大发现并列。美国科学家艾伦黑格、艾伦·马克迪尔米德和日本科学家白川英树由于他们在导电聚合物领域的开创性工作获得2000年诺贝尔化学奖。

柔性电子技术是行业新兴领域，它的出现不但整合电子电路、电子组件、材料、平面显示、纳米技术等领域技术外，同时横跨半导体、封测、材料、化工、印刷电路板、显示面板等产业，可协助传统产业，如塑料、印刷、化工、金属材料等产业的转型。其在信息、能源、医疗、制造等各个领域的应用重要性日益凸显，已成为世界多国和跨国企业竞相发展的前沿技术。美国、欧盟、英国、日本等相继制定了柔性电子发展战略并投入大量科研经费，旨在未来的柔性电子研究和产业发展中抢占先机。

西方发达国家纷纷制定了针对柔性电子的重大研究计划，如美国FDCASU计划、日本TRADIM计划、欧盟第七框架计划中PolyApply和SHIFT计划等，仅欧盟第七框架计划就投入数十亿欧元的研发经费，重点支持柔性显示器、聚合物电子的材料/设计/制造/可靠性、柔性电子器件批量化制造等方面基础研究。

在最近的10年间，康奈尔大学、普林斯顿大学、哈佛大学、西北大学、剑桥大学等国际著名大学都先后建立了柔性电子技术专门研究机构，对柔性电子的材料、器件与工艺技术进行了大量研究。柔性电子技术同样引起了我国研究人员的高度关注与重视，在柔性电子有机材料制备、有机电子器件设计与应用等方面开展了大量的基础研究工作，并取得了一定进展。中国科学院长春应用化学研究所、中国科学院化学研究所、中国科学技术大学、华南理工大学、清华大学、西北工业大学、西安电子科技大学、天津大学、浙江大学、武汉大学、复旦大学、南京邮电大学、上海大学等单位在有机光电（高）分子材料和器件、发光与显示、太阳能电池、场效应管、场发射、柔性电子表征和制备、平板显示技术、半导体器件和微图案加工等方面进行了颇有成效的研究。近年来，华中科技大学在RFID封装和卷到卷制造、厦门大学在静电纺丝等方面取得了研究进展。

知名经济学家刘姝威在近日表示：“柔宇通过核心技术自主创新，开创了一个全新的柔性电子产业。

公开了柔性显示器和包括该柔性显示器的电子装置，在柔性显示器中，背板具有改进的结构，以便即使在重复折叠和展开操作期间也能稳定地支承显示面板，并且该柔性显示器还可防止其中的特定组成元件的下垂或变形。

前言

第1章 柔性电子器件概述 1

1.1 引言 1

1.2 柔性电子器件的基本结构 6

1.2.1 柔性衬底 8

1.2.2 柔性电极和互联导体 9

1.2.3 柔性功能材料和柔性电子元件 10

1.2.4 柔性封装层 11

1.3 柔性可穿戴电子设备中的核心硬件技术 11

1.3.1 电路技术 11

1.3.2 传感器技术 11

1.3.3 存储器技术 13

1.3.4 显示技术 13

1.4 柔性可穿戴电子设备未来发展趋势 14

参考文献 15

第2章 柔性导电材料与电路 19

2.1 柔性电路的定义及重要性 19

2.2 柔性电路的导电材料 19

2.2.1 金属薄膜 19

2.2.2 纳米晶墨水 21

2.2.3 液态金属 23

2.2.4 其他 25

2.3 柔性电路的制备方法 25

2.3.1 传统微电子加工技术 25

2.3.2 印刷技术 25

2.3.3 其他技术 30

2.4 柔性电路的应用 32

2.5 总结与展望 33

参考文献 34

第3章 柔性应力敏感材料与应力传感器 37

3.1 柔性应力传感器的应用背景 37

3.2 柔性应力敏感材料与应力传感器 37

3.2.1 电阻式柔性应力传感器 38

3.2.2 电阻式可拉伸应力传感器 41

3.2.3 电容式柔性应力传感器 43

3.2.4 压电式柔性应力传感器 46

3.2.5 基于其他原理的柔性应力传感器 48

3.3 总结和展望 49

参考文献 50

第4章 柔性环境传感材料与传感器 53

4.1 湿度传感器 53

4.1.1 湿度传感器的简介 53

4.1.2 湿度传感器的工作原理 53

4.1.3 柔性湿度传感器 54

4.2 温度传感器 57

4.2.1 温度传感器的简介 57

4.2.2 温度传感器的工作原理 57

4.2.3 柔性温度传感器 58

4.3 气体传感器 60

4.3.1 气体传感器的简介与工作原理 60

4.3.2 柔性气体传感器 61

4.4 总结与展望 65

参考文献 65

第5章 柔性光敏感材料与光探测器 69

5.1 引言 69

5.2 光探测器基本原理、性能参数及主要器件结构 69

5.2.1 光探测基本原理 69

5.2.2 光探测性能参数 70

5.2.3 光探测器件结构 71

5.3 柔性光探测器的材料 74

5.4 总结与展望 83

参考文献 84

第6章 柔性磁传感和存储材料与器件 87

6.1 引言 87

6.2 可弯曲柔性磁传感器 87

6.2.1 柔性巨磁电阻多层膜传感器 87

6.2.2 柔性磁性隧道结传感器 92

6.2.3 其他柔性磁传感器 93

6.3 可拉伸柔性磁传感器 94

6.3.1 可拉伸巨磁电阻多层膜磁传感器 95

6.3.2 可拉伸巨磁电阻自旋阀传感器 99

6.4 柔性磁存储器件 102

6.4.1 磁阻随机存储器的发展 102

6.4.2 柔性磁阻随机存储器 103

6.5 总结与展望 105

参考文献 105

第7章 柔性阻变材料与阻变存储器 107

7.1 引言 107

7.2 阻变存储器的基本工作原理 107

7.3 柔性阻变存储器的材料体系与发展现状 109

7.3.1 柔性阻变存储器的材料体系 109

7.3.2 柔性阻变存储器的发展现状 113

7.4 柔性阻变存储器的力学性能 116

7.5 总结与展望 120

参考文献 121

第8章 柔性发光材料与器件 127

8.1 引言 127

8.2 柔性发光器件的概况 127

8.2.1 发光技术的基本原理与器件结构 127

8.2.2 发光器件的基本性能参数 129

8.2.3 柔性发光器件的发展历程 130

8.3 柔性发光材料与器件的研究现状 130

8.3.1 柔性衬底支撑材料 130

8.3.2 柔性透明电极材料 131

8.3.3 柔性发光材料 134

8.4 总结与展望 138

参考文献 138

第9章 柔性半导体材料与晶体管 142

9.1 引言 142

9.2 柔性薄膜晶体管的器件结构与工作原理 143

9.3 柔性薄膜晶体管的重要性能参数 145

9.4 柔性薄膜晶体管的主要材料 148

9.4.1 柔性衬底材料 148

9.4.2 柔性栅绝缘层材料 149

9.4.3 柔性半导体有源层材料 153

9.4.4 柔性电极材料 157

9.5 总结与展望 157

参考文献 158

第10章 柔性吸波材料与吸波器件 161

10.1 引言 161

10.1.1 电磁波的应用 161

10.1.2 电磁波的危害 162

10.2 柔性电磁波吸收材料的设计和制造 163

10.2.1 吸波材料设计原理 163

10.2.2 电磁波吸收剂 170

10.2.3 柔性吸波材料制造方法 176

10.3 柔性电磁波吸收材料的应用与展望 180

10.3.1 柔性吸波材料在军事领域的应用 180

10.3.2 柔性吸波材料在民用领域的应用 181

参考文献 181

第11章 电子皮肤 184

11.1 人体皮肤概述 184

11.2 电子皮肤概述 185

11.3 电子皮肤材料 186

11.3.1 基底材料 187

11.3.2 敏感材料 188

11.4 电子皮肤的性能要求 192

11.4.1 生物兼容性 192

11.4.2 自我修复能力 192

11.4.3 自我供电能力 194

11.5 电子皮肤的应用 195

11.5.1 体温传感 195

11.5.2 体征监测 196

11.5.3 运动监测 197

11.5.4 表情识别 198

11.6 总结与展望 199

参考文献 200

索引 204

彩图 2100433B

本书简要介绍柔性电子器件出现的背景、应用领域、基本结构和核心硬件技术，系统阐述柔性电路、应力传感器、环境传感器、光探测器、磁场传感器和存储器、阻变存储器、发光器件、晶体管以及吸波器件的基本工作原理、器件结构、材料选择与制备方法以及在柔性化应用中所遇到的机遇和挑战等，详细介绍相关领域国内外的最新研究进展，并以电子皮肤为牵引探讨柔性电子材料与器件未来的发展趋势。