在第三十四届广州博览会上，维信诺公司展出的柔性AMOLED创新展示终端。
秦梓杭摄（影像中国）
新型柔性芯片。
浙江清华柔性电子技术研究院供图
在第二十二届浙江国际医疗设备展览会上展示的脑机接口柔性电极。
龙 巍摄（影像中国）
在浙江清华柔电院，装配了“电子皮肤”的具身智能机器人在模拟超市场景中练习取物。
满会乔摄（影像中国）
在新生儿监护室里，薄如蝉翼的柔性传感器贴在孩子的胸口，“无感”采集心率、血氧乃至汗液中的化学信号；机器人指尖覆盖“电子皮肤”，可以稳稳夹起一块豆腐；在人类空间站外壳上，柔性芯片如“太空创可贴”紧贴表面，在极端温差与微陨石撞击中实时回传结构数据……这些场景并非遥远的科幻，而是柔性电子技术正在应用或研发的生动实例。
作为材料、力学、微电子与生物医学交叉催生的前沿技术，柔性电子正打破传统电子设备坚硬、固定的形态边界，以轻薄、可弯曲、可延展的特性，贴合人体、器官及各类异形表面，实现感知、计算、通信与能量供给的一体化，被视为下一代技术变革的关键方向之一。
电子器件由硬到软的“蜕变”
我们身边的电子设备，从手机到电脑，从芯片到电路板，几乎都建立在一个默认前提之上：电子器件必须是坚实的。这是因为传统电子器件以硅为核心材料：硅的电子迁移率高、性能稳定，是现代信息技术的基石。然而，硅有一个“先天局限”：质地脆硬。一旦弯折就会断裂失效，应用场景受到限制。
柔性电子技术的核心思路，是通过材料革新与力学结构设计，把高性能电子元器件与柔性高分子材料集成，让电子器件在拉伸、弯曲、扭转时，电路依然保持稳定高效工作，实现高性能与可变形的自然融合。简单来说，就是让电子器件像皮肤一样柔软，同时保留半导体器件的信息处理能力。
当前，全球柔性电子技术处在产业化起步并快速发展阶段，美国、中国、韩国、欧洲等国家和地区形成了多支创新梯队。柔性电子技术主要沿如下路径展开：
一是“柔性材料电子化”，将电子性能融入本身就具有柔性特质的有机材料，即柔性有机半导体的高性能化。科学家们从分子设计与材料合成入手，着力提升柔性有机半导体的电子迁移率等关键性能。有机发光二极管（OLED）是典型代表，它用有机材料代替传统无机材料发光，可以做到像纸一样薄、像薄膜一样柔。
二是“电子器件柔性化”，通过结构设计将刚性电子材料实现柔性形态，即高性能无机半导体的柔性化。美国西北大学学者通过精巧结构设计，将传统无机电子材料与柔性基底复合集成，使器件与系统在整体上获得可拉伸柔性。打个比方，一根直铁丝一拉就断，但如果把它弯成弹簧，就能拉伸很长而不断。
同时，柔性电子技术正从单一材料、单一器件向系统集成迈进。以清华大学柔性电子技术国家级重点实验室（以下简称“柔电国重”）为代表的研究团队聚焦柔性集成器件与柔性电路方向，重点解决感知、计算、信号传输等功能如何在柔性基底上集成在一起的问题。与前两种路径相比，这一方向的优势在于把柔性技术从“材料性能”推进到“系统集成”，从“实验室样品”推进到“可量产产品”，更贴近柔性微系统的工程化应用。依托超95%制造良率的原始创新技术，团队在浙江嘉兴建成国际领先的中试平台，提供从传感器到电路的全链条制造服务，推动柔性电子技术走向规模化应用。
应用于柔性显示、生命健康、人机交互等多个场景
柔性电子凭借“轻、薄、柔、小”的技术优势，已从概念走向工程验证，覆盖柔性显示、生命健康、人机交互、空天装备等多个前沿赛道。
柔性显示：从“玻璃屏”到“折叠屏”——
近年来，折叠屏手机日渐普及，其核心技术正是柔性显示。传统屏幕夹在硬质玻璃中易碎裂，柔性屏以耐高温可弯折的聚酰亚胺薄膜替代玻璃基底，搭配发光材料与柔性晶体管，为屏幕形态创新打开了空间。华南理工大学研究团队提出“热激子”机理和杂化电荷转移态材料设计新原则，兼顾发光材料的色度与效率。天津大学研究团队利用材料分子“吸收光—释放光”机制，研发出全球最薄柔性透明显示屏，厚度约0.01毫米，透光率超90%。清华大学研究团队发展新型电子注入与传输材料，提升发光效率与稳定性。
医疗健康：无感监测与诊疗——
传统医疗监测设备笨重，植入器械硬度和人体软组织不匹配，长期放置容易引发炎症、排异反应。柔性医疗设备则像“电子皮肤”一样贴合人体，“无感”监测生理信号，大幅降低植入风险。美国西北大学研究团队在柔性生物电子领域做出了开创性工作，开发出与皮肤无缝集成的无线生理监测系统，可精准采集心电、肌电、体温、血氧及汗液生化指标，并在早产儿监护、术后康复等场景实现应用。中国香港城市大学研究团队将电刺激与振动反馈结合，研发出贴皮式多模态触觉反馈界面，让假肢使用者重获触摸能力。美国加州大学圣地亚哥分校团队利用超声技术突破传统柔性电子仅能采集表面信号的局限，研发的可穿戴超声贴片可穿透皮肤，连续监测血压、血流等深层生理信号。柔电国重则在柔性可穿戴电子和植介入医疗电子方向持续发力，研发出类皮肤血糖监测、血压/血氧监测、睡眠调控及可穿戴超声等系统，佩戴舒适无感，可实现长期健康管理；同时还开发出可机洗、反复揉搓的织物类柔性可穿戴电子产品，适用于运动健康场景。
脑机接口：大脑与机器的柔性通道——
刚性脑机接口容易损伤脑组织，长期植入信号衰减严重，是全球脑机领域的共同难题。柔性电子提供了新方案，超薄、低模量的柔性电极可以贴合大脑皮层，跟随脑组织轻微形变，降低异物反应，长时间稳定采集神经信号。国际多所顶尖实验室正在开发超薄皮层脑电阵列，用于瘫痪患者运动信号解码、癫痫病灶定位。美国“神经连接”公司开发的柔性脑机接口包含1024根柔性电极线，每根直径仅4—6微米，由“缝纫机”手术机器人精准植入大脑皮层，可无线传输神经信号，且人类受试者已接受植入。柔电国重研发出系列柔性神经电子器件，例如，耳内/耳周神经电子器件已应用于视觉、听觉脑机接口，可用于脑监测、脑病诊疗及人机智能系统。
具身智能：机器人拥有“电子皮肤”——
传统机器人的机械臂和传感器只能实现固定程序动作，无法像人类皮肤一样感知压力、温度、纹理，更无法根据触感调整动作。柔性电子技术的突破，正好为机器人装上能“感知世界”的电子皮肤。日本东京大学研究团队开发的高密度柔性传感器阵列，可覆盖人体与机器人的大面积皮肤，实现多点触觉、温度及压力的同步感知。美国斯坦福大学团队研制出多层材料合成的柔性皮肤，每层都具有不同的感知能力，分别感知压力、温度、张力等，且在损坏导致材料层次错位时能自动对齐，具有类似人类皮肤的自动愈合能力。浙江清华柔性电子技术研究院将柔性感知拓展至机器人领域，研制出能感知压力、温度、纹理的电子皮肤，赋予机械手精细抓取能力，构建具身智能多模态触觉数据集，打造工业具身智能。
空天领域：适应极端太空环境——
太空存在强辐照、剧烈温差、振动冲击，普通电子器件容易失效。国际上多家航天机构探索柔性薄膜太阳能电池、曲面柔性传感天线，用于卫星、深空探测器减重。柔电国重研发的星载柔性芯片微系统，历经3年地面考核与辐照测试，随天舟六号进入空间站，完成15个月舱外在轨试验且运行稳定。该类芯片可折叠、能共形贴合，未来可用于航天器轻量化电子系统、航天服生理监测，减轻载荷，为深空探测提供轻量化硬件支撑。
距离“万物皆柔”还有多远
尽管应用前景广阔，全球柔性电子技术行业依然面临共性挑战。第一，力学与电学的矛盾：柔性器件像一张反复折叠的纸，折的次数多了，内部电路层就可能像千层饼一样分层、断裂，导致性能下降甚至失效；第二，材料短板：我们需要的材料既要导电好、能拉伸、长期稳定，还要在植入人体后不引发排异，这样“全能选手”目前还很稀缺；第三，能源供给难题：轻薄柔性的设备空间极小，电池容量有限，需要进一步探索微型、可拉伸、长续航柔性电池或无线供能的方案。
面向未来，柔性电子技术将呈现几个清晰趋势。一是混合集成持续深化，把高性能刚性硅芯片作为“大脑”，与柔性基底结合，既保留算力，又获得形变能力；二是感知、计算、供能一体化，器件不再只是传感器，而是集成端侧AI、无线通信、能量收集，实现自主感知与本地计算；三是生物兼容、可降解器件持续发展，植入体内完成使命后自然降解，免去二次手术取出的痛苦；四是跨学科融合，柔性电子和医疗健康、具身智能、脑机接口、空天技术深度耦合，催生全新应用场景。
柔性电子技术，是一场电子形态的革命。它跳出传统电子器件“坚硬不可形变”的固有框架，让智能感知与计算能力附着在曲面、人体、装备之上，持续拓展人类感知世界、修复健康、探索空天的边界。随着基础理论不断完善、中试制造能力持续成熟，柔性电子技术在未来将继续深刻改变智能科技，真正“润物细无声”地融入人类生活。
（作者为清华大学航天航空学院、柔性电子技术国家级重点实验室教授 冯 雪）