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可穿戴计算的未来很可能更像保鲜膜,而不是谷歌眼镜。科学家们已经开发出可以像临时纹身一样佩戴的电路,以及薄而灵活的硅基设备,这些设备可以在水中溶解。现在,东京大学的研究人员表示,他们已经创造出薄而灵活到可以被认为是“不可察觉”的电子产品。“其他团队也在研究这些东西,”马丁·卡尔滕布伦纳说,他是《自然》杂志 7月25日发表的论文的第一作者,该论文描述了该小组的工作。“但我想说的是,我们能够制造出最大、最灵活和最薄的设备。”
他们的第一个原型,一个超轻触摸传感器,比打印纸轻30倍,厚度只有三明治包装纸的五分之一。在研究小组发布的一个视频中,该团队的研究员染谷隆夫这样说:“人们感觉不到这个设备的存在。”
他们设备的基底是聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)箔,类似于工业级厨房保鲜膜。这种箔厚一微米,卷成10厘米宽、10公里长的卷轴。电子制造商每年使用它来制造数十亿个普通电容器。因此,它很便宜,这是一件好事——原则上,它应该使柔性电子产品的制造变得简单。问题在于,在微观尺度上,它非常粗糙,就像一个纳米级的山脉。“在上面你需要构建一个100纳米厚的设备,”卡尔滕布伦纳说。“这并不容易。”
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但是,卡尔滕布伦纳和他的同事发现,如果以正确的方式应用电子层,PEN的粗糙度就会变成一个意想不到的优势:金属会很好地粘附在上面。因此,卡尔滕布伦纳的电子产品不仅薄,而且耐用,即使被压成一个球也能完美地工作。
为了构建他们的原型触摸传感器,研究人员取了一块4.8平方厘米的PEN箔,并应用了一个集成电路层和一个包含144个触觉电路的层。“整个封装的厚度为1到2微米,”卡尔滕布伦纳说。“这反过来使其比目前市面上的任何产品都更加灵活。”
薄如蝉翼的电路可能具有明显的医疗应用——监控系统、可穿戴医疗仪器等等。它可以用作机器人皮肤。但是,如果卡尔滕布伦纳和他的同事的预测是正确的——“不可察觉的电子箔片在未来可能像今天的塑料包装一样普遍,”他们在《自然》杂志论文的摘要中写道——这项技术可能会有今天难以想象的应用。“它非常像一卷厨房保鲜膜,但它具有电子功能,”卡尔滕布伦纳说。“你可以将几乎任何你能够想到的物体功能化,因为你只是用箔片包裹它。”