日新月異的電子產品

杭蘇

2018年10月11日，“環球資源電子產品展”將在香港亞洲國際博覽館拉開帷幕，展會分為“消費電子展”及“移動電子展”兩期。這是全球每年最大的電子產品采購展，作為環球資源旗艦展會，“環球資源電子產品展”將匯聚逾7 500個展位的熱門電子產品，云集來自世界各地的參展商。我國C919大型客機使用的300M高強鋼、“悟空”號暗物質粒子探測衛星核心BGO晶體、“復興”號動車組車輪、“蛟龍”號載人潛水器使用的鈦合金耐壓球殼等最新部件模型或基礎材料，都計劃在本屆電子展會上集中展示。此外，液態金屬打印機、薄膜太陽能漢瓦，以及碳纖維T800、新型稀土著色劑、超薄電子信息顯示玻璃等一批我國擁有自主知識產權和科技專利的設備、成果均有望一一亮相。

電子產品外在形態上的設計和使用更加人性化，其內在也正發生著不斷的變化與革新。消費電子、汽車電子、電腦及外設、工控設備、通信、家電等領域，正在悄無聲息地進行著一場革命。借著這次電子產品采購展，我們來看看未來電子產品將會給我們的生活帶來哪些便利。

數秒內可充滿的電池

急著出門辦事，電瓶車卻還要充很久才滿電;掏出手機想在冰天雪地中拍照，手機卻自動關機了;用了兩年的平板電腦，怎么也充不進電……這些生活中的用電尷尬，馬上可能就會成為過去。

2015年，斯坦福大學的戴宏杰課題組在《Nature》雜志發表文章稱，他們采用高溫裂解石墨泡沫來制作正極，首次實現了比容量較高且可長期循環使用的鋁離子電池。科學家受此啟發，嘗試用石墨烯膜來制作鋁電池的電極。最近研制出來的一種新型石墨烯電池，充電短短幾秒，可循環充放25萬次后依然電力十足，這種電池可以在-40℃到120℃的環境中工作，可謂既耐高溫，又抗嚴寒。

電池的性能，關鍵取決于電子和離子在正極和負極之間“奔跑”的狀態。電極材料要讓盡可能多的電子和離子暢通地奔跑，或者快速歸位。如果路不夠多或者道路擁擠，性能就會受到影響。新型電池給我們展示了美好的前景：比如，手機充電數秒就完成，在極寒和高溫環境中能自如工作，不用擔心電池爆炸，不用擔心電池老化。

不再堅硬的電路

柔軟的電路板一直是工程師們夢寐以求的寶貝。最近，中國和美國科研人員合作研發出一種質地柔軟、體形輕薄的電路板，并制成可貼于人體皮膚表面的“智能繃帶”，監測生理信號和身體健康狀況。

這種可用于健康檢測的“智能繃帶”由4層相互連通的軟性電路板堆疊而成，整體的大小及厚度近乎于一枚一元硬幣，既能自由彎曲，還能隨意延展，以適應人體皮膚表面的弧度、彈性以及柔軟程度。電路板采用以硅彈性體為基礎的“島一橋”結構，其中“島”是剛性的小型電子器件，如傳感器、天線、藍牙芯片等; “橋”是可拉伸的銅線，用來連接“島”，使電路板可以伸縮彎曲而不影響其功能。研究人員稱，該種柔性電路板制成的親膚“智能膠帶”用途廣泛，可通過貼在身體的不同部位記錄心電圖、腦電圖、眼動和肌肉行為等信息。此外，它能與10米以內的智能手機或筆記本電腦實現無線通信，還可用于遠程控制機械臂。

有望取代硅的全碳材料

先進的分析技術、增強現實技術、自動駕駛汽車、數字技術和物聯網等顛覆性和變革性的技術，都是現代生活中最先進的科技創新技術，都對硅材料性能的進一步改善提出了更高的要求。然而，近年來硅似乎已經到了使用的極限。硅晶體管將由于隧道效應、泄漏和熱問題等小維度的量子效應而停止工作。此外，光刻、儀器和納米結構制造的局限性也將阻礙進步。

美國科學家提出一種完全用碳基制成的運算元件。這一元件被制造得比硅晶體管更小，且性能更好，大大提升了計算機的運算速度，有望替代硅晶體管，得克薩斯大學的研究小組提出了一種能實現級聯效果的全新設計方案，且能在沒有物理接觸的情形下“無線”傳遞信號。由于全碳材料納米帶之間的通訊通過電磁波進行，不像硅半導體通過電子的流動實現，因此，新計算系統的通訊速度會快很多，時鐘頻率有望達到太赫茲（每秒1萬億次），比當前主流計算機快1000倍。

用于4D打印的“陶瓷墨水”

陶瓷的熔點很高，因此難用傳統的激光打印技術制造;現有的3D印刷陶瓷前體通常很難變形，讓制造復雜形狀的陶瓷困難重重。香港城市大學的研究團隊成功開發出全球首個陶瓷4D打印系統，打印出來的陶瓷堅固且擁有復雜的形狀，有望在電子和航空航天領域大展拳腳。為應對這些挑戰，研究團隊開發出了一種新型“陶瓷墨水”，它是聚合物和陶瓷納米粒子的混合物。用這種新型陶瓷墨水打印出來的3D陶瓷前體非常柔軟，可拉伸到初始長度的3倍。這些柔韌且可拉伸的陶瓷前體通過適當的熱處理，就可制造出擁有復雜形狀的陶瓷。而且，在此基礎上，還開發出了兩種陶瓷4D打印方法。

4D打印是傳統3D打印加上第四維度——時間，在第四維度中，打印物體可在外部環境（例如機械力、溫度或磁場）的刺激下，隨著時間的推移重新成形或自我組裝。研究團隊利用存儲在拉伸的陶瓷前體中的彈性能量讓陶瓷變形。當拉伸過的陶瓷前體被釋放時，它經歷自我重整、熱處理后，前體變成陶瓷，得到的陶瓷堅固且擁有較高的壓縮強度。另外，與其他打印陶瓷相比，它們可以形成擁有高強度的大尺寸結構。

更多創新顛覆的LED顯示

創新是LED顯示行業變革的最大動力，也必將是行業的顛覆者。LED、QLED、MLED、透明屏、格柵屏給了顯示屏幕更多的可能，互動大屏讓單調的屏幕更加豐富多彩。

當前在LED顯示屏技術、產品不斷創新的發展態勢之下，LED顯示屏的應用限制變得更小，無論是在超大面積顯示領域，或是小面積的近距離顯示層面上，LED顯示屏都呈現出一定的可行性和不俗的應用前景：LED顯示屏的節能省電性能提升、顯示屏安裝維護簡單化、LED顯示屏箱體新材料的研究應用，甚至LED顯示屏與VR、AR、3D等虛擬技術的結合， “人屏互動”理念下出現的AR虛擬試衣間、大人小孩都感興趣的AR游戲樂園等。隨著智能化LED顯示屏不斷完善和顯示創意的發展，LED顯示還能在更多領域為受眾帶去驚喜。并且，隨著商業化、數字化、智能化進程加快，LED顯示屏的應用藍海也更為壯闊，未來LED顯示屏領域期待更多創新顛覆！