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从“硅基”到“碳基”,柔性电子将重塑媒介形态

来源:中国科技网

  黄维

  中国科学院院士、柔性电子全国重点实验室主任

  柔性电子学是一门新兴交叉学科,我国科技工作者在其孕育、发展过程中作出了开创性、奠基性的贡献,并推动其形成一级学科建制,我们团队也为此付出了三十多年的努力。今天,我想谈谈人工智能时代柔性电子的技术融合与产业未来。

  先讲我对当代科学技术发展趋势的一个判断。我认为,人类文明的技术基础正在从“硅基”加速转向“碳基”。这里所说的“硅基”“碳基”,指的是支撑一个时代的主导材料体系。信息时代的关键核心技术是集成电路,其材料基础是以硅为代表的无机材料;在人类社会跨入智能时代的过程中,以碳基材料为物质基础的柔性电子,将带来一系列颠覆性技术创新并带动未来产业发展,譬如具身智能和脑机接口。

  这一判断并非凭空而来。多年来,我们持续研究颠覆性技术创新规律,形成了一些初步认识:颠覆性技术创新是未来中国经济高质量发展的重要基础。颠覆性技术具有变革性、导向性、广泛性、引领性等四大特性,而其核心特性体现于引领性;颠覆性技术创新的引领性必然源于基础研究的长期坚守和重大突破。

  正因如此,我一直呼吁要提升科技创新能力,首先要夯实相关学科基础。2018年初,我提出“饥饿科技”(FAMISHED)的概念,构成该单词的八个字母分别代表柔性电子、人工智能、先进材料、泛物联网、空间科学、健康科学、能源科学、数据科学等八个领域,单词英文原意为“极度饥饿”。其中,先进材料是核心“根部”“底层”技术,人工智能与柔性电子相互赋能、相得益彰,共同推动科学技术前沿其他领域的发展。

  柔性电子,是将有机、无机或有机/无机复合(杂化)材料沉积于柔性基底之上,或以其自体为支撑,形成以电路为代表的电子(光电子、光子)器件与其集成系统的一门新兴交叉科学技术,包括有机电子、塑料电子、生物电子和印刷电子等。柔性电子器件以“轻薄柔透”为突出特性,并在这一基础上不断拓展应用,孕育未来产业。

  “轻”,是空天装备发展的永恒主题。钱学森先生曾指出,对航天器而言,一个零件减轻一克重量都是贡献。柔性电子可使航空航天装备电子系统大幅减重,助力高技术设备轻量化、穿戴化。2025年9月,我们团队在宇航级柔性电子领域取得重大突破,完成我国航天器柔性传感系统首次在轨验证。

  “薄”,是指超薄电子器件可实现人机深度融合与交互。人体皮肤厚度因部位而异,一般为0.5至4毫米;只有足够薄的器件,才能构建理想的人机界面。植入式诊疗、无创脑机接口等应用,正随着柔性电子的发展而成为可能。

  “柔”,即可弯曲、可拉伸、可变形,并可共形贴附于复杂曲面。在信息显示领域,柔性电子时代的序幕已经拉开,未来的显示器件将适应人体曲面等柔性形态需求。

  “透”,则指向未来能源。全透明光伏发电玻璃可使玻璃幕墙建筑成为分布式光伏电站;新一代柔性太阳能电池阵,能为中国空间站提供电力保障。柔性能源有望引领绿色能源技术革新。

  本次论坛以“科技致远、文化向新”为主题。技术特性使然,柔性电子同样会重塑传播形态。我认为,柔性电子可以从三个层面重塑智能传播,助力文化向新。

  一是载体革命。柔性电子改变传媒载体的外观形态,重构信息载体的物理形态:从刚性设备到柔性介质,我们由此获得全新的视觉体验与更丰富的应用场景。柔性电子将打破载体边界,让传播从“固定”走向“无形”,从“设备中心”走向“环境融合”。

  二是交互变革。传播不再只是信息的传递,而是状态的改变与环境的回应。传统交互以“主动寻找、被动接收”为特征,信息传播呈中心化、指令式形态;“渗透式交互”则分布互联、无处不在,传播时延趋近于零。这种传播方式以人为本,环境即接口。柔性电子由此重构交互逻辑,使传播从“被动接收”走向“融入环境”。

  三是场景创新。智能传播实现全域渗透,构建国家形象传播的立体网络。从故宫的“数字丝绸”这样的动态文化符号,到柔性腕带访谈系统这种智能传播工具,再到北京大兴国际机场的“光影丝绸”穹顶、迪拜哈利法塔曲面光伏幕墙这类城市形象载体,柔性电子技术正在不断更新文化的载体和交互模式,打造沉浸式内容呈现终端,使人机交互逐渐走向人机融合直至人机共生,让文化表达可感、可触、可沉浸,提升跨文化传播的冲击力、感染力和影响力。

  此外,还要看柔性电子未来产业发展。有研究机构预测,到2028年,我国柔性电子产业规模将达3010亿美元并长期保持高速增长态势。目前,我国是全球首屈一指的制造大国,但在产业的价值链上,我国面临“生产规模大,附加价值低”的尴尬,亟待加快由“中国制造”向“中国创造”转型。今后,我们一定要瞄准以柔性电子未来产业为代表的产业链两端,通过研发创新和品牌塑造,获取更高的产业附加值。

  下一步,我们要高水平推进“中国碳谷”建设,形成创新合力,打通基础研究、技术攻关、产业孵化和品牌塑造全链条。这条路并不好走,但必须坚定不移地走下去。我们坚信,创新自信根植于文化自信,文化自信源于民族自信,也来自一代又一代人把冷板凳坐热的长期坚守。我们要以科技致远支撑文化向新,以文化向新涵养创新自信,加快实现高水平科技自立自强,助力经济高质量发展。

  (科技日报记者张盖伦整理 主办方供图)

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