在智慧手機消失前，這些科學家們研發了人工面板、軟體機器人等柔性電子器件
題圖來自視覺中國
兩年前，斯坦福大學化學工程系教授、美國工程院院士鮑哲南在斯坦福建立了可穿戴計劃中心，將不同學院、不同學科的學生和教師們集合在一起共同研究“柔性電子器件”。
在鮑哲南看來， 十年、二十年之後，智慧手機已經不再存在，但智慧手機的功能會逐漸的分解成穿戴的衣服，或是面板表層。
“在未來，像面板一般的電子裝置將會扮演著非常重要的角色，將會是我們和外部進行交流的方式，也會是我們人際交流的方式。”在11月17日舉辦的F2 科學峰會上，鮑哲南如是說。
作為資料資訊的入口，感測器的核心是材料技術創新。鮑哲南坦言，人工面板很重要的一點，就是可以像人的面板一樣有很靈敏的功能，利用這個功能，可以得到很精確的脈搏跳動，可以做成血壓計，這是一個比較早期切入市場的方向。
可植入裝置也是鮑哲南教授的研究方向之一。關於可植入裝置，鈦媒體曾報道過，因YY李學凌朋友圈意外走紅的“植入晶片”，實際上是其AI慢病管中的一款醫用級感測器，這些醫用級生物感測器為普通使用者打開了一個觀察自己身體運作的視窗，讓原本被放養的健康資料有了自我精細管理的可能。
Fusion Fund 創始合夥人張璐從本科就開始讀材料工程，她經常被問到一個問題，你們專業能做什麼？張璐認為，材料科學工程，材料化學工程，柔性材料，都是離商業應用非常近的學科，未來應用的前景非常巨大。
為探討柔性電子器件的研發現狀與商業化前景，在F2 科學峰會上， 張璐 、 鮑哲南教授 與哈佛大學講席教授、美國藝術與科學學院院士、美國工程院院士、美國國家發明家科學院院士、美國科學院院士 George M.Whitesides ，新加坡南洋理工大學材料科學與工程學院教授和副院長、南洋理工大學柔性器件創新研究中心主任 陳曉東 展開了一場討論。
George M.Whitesides認為用柔性材料做成感測器，並且讓它植入在人體內或者面板下，這可能是未來的一個領域。
張璐有著同樣的看法，她認為人工面板技術的出現讓個性化醫療、持續性監控變得更加容易。“我們希望所有未來的裝置，還有醫療器械，都可以更加的小型化，現在人工面板，包括柔性電子器件，不僅小型化，還有柔性化，無感的使用，成為人體的延伸。”
陳曉東的課題組最近做了兩件事情，把柔性的超級電容器變成紙一樣，貼在面板上；又做成三維，可以任意摺疊變成二維。“這是超過我們平常想象的事情，可以做的東西很多，完全可以改變很多工業上現有的處理方法。”
以下是圓桌實錄，鈦媒體編輯刪減整理：
談人工面板
張璐：在資料資訊時代，任何一個數據信息都需要資訊入口，最重要的一層就是感測器，感測器核心就是材料技術方面的創新。鮑教授人工面板應用在醫療方面進行了許多探索，請您多介紹一下？
鮑哲南：人工面板很重要的一點，就是可以像人的面板一樣有很靈敏的功能，我們利用這個功能，可以得到很精確的脈搏跳動，利用這個原理可以做成血壓計，使測血壓連續性測試，甚至在小孩嬰兒身上也可以來測試。人工面板雖然在未來有很多應用，但是近期這是一個比較早期切入市場的方向。
人工面板的感知、觸覺，這只是其中的一部分感測的功能，還有肌肉運動的電訊號，腦電波，心電波，更重要的是一些化學的訊號，這些化學訊號可以從唾液中測到，可以從汗液中測到。這些資料是非常多的資料，而且每一個人在不同的時間，所測到的訊號都會變化。
如果要真的從這些訊號當中取到很有用的資訊，並通過資訊能夠推理出這個人的健康狀況和情緒狀況，在這個情況下大資料的處理、人工智慧是非常重要的。因為這些資料並不是沒有規律，需要人工智慧將這些感測器所收到的訊號結合起來進行處理，這是將來發展的趨勢。
張璐：也就是說人工面板技術的出現讓我們以後的個性化醫療、持續性監控變得更加容易。我們希望所有未來的裝置，還有醫療器械，都可以更加的小型化，現在人工面板，包括柔性電子器件，不僅小型化，還有柔性化，無感的使用，成為人體的延伸。
談軟體機器人
張璐：下面一個問題，George M.Whitesides，您最近做了很多軟體機器人的實驗和研究，同時也有很多研究是在臨床應用方面的，我想了解一下柔性材料還有機器人在醫療方面應用的情況是什麼。
George M.Whitesides：我們可以去想象，在柔性材料和醫療方面的關係，兩者之間的關係直接想到的就是人的手，在醫療保健的過程中，護士是非常重要的角色，因為醫生可能會做一些手術。但是很多醫療的照顧和看護都是由護士來實現的，會做很多患者所需要的醫療服務。護士是否能夠解決所有問題，尤其是中國和美國在人口不斷增加的情況下，護士的數量是否足夠？這是兩國所面臨的一個問題。
我認為在醫療的角度，我們不僅僅要關注於臨終關懷，對於各個階段的病人來講都需要關注，尤其是對於兒童，在兒童時期的醫療對他的一生都會有影響，我們希望能夠在這方面來進行研究。所以，不僅僅是在研究癌症方面的內容，同時也進行其他年齡段的研究。
還有醫藥企業，他們本身是有一定商業模式的，從商業的角度來講，可能會有更加有說服力，可以推廣相關的技術，很多人都會用非常高的價格使用這些新的材料和技術。
張璐：有些時候技術並不能解決所有問題，我們當然非常希望這些材料能夠應用到感測器和控制器上，但是我們在這方面如何能夠做到呢？
George M.Whitesides：關於控制的問題，它是一種非常直接的方式，比如如果我們的系統本身有一定的自身侷限性，是不是能夠很好的實現抓取的動作呢？這些都是我們要考慮的。另外，我們要考慮技術開發的目的是什麼，比如有些材料是柔性的，是否能夠應用在人體方面，用柔性材料做成感測器，並且讓它植入在人體內或者面板下，這可能是未來的一個領域。
所以在這個過程中，人體工學也是非常重要的領域，人體肯定跟計算機裝置有很大的差別，我們要用非常複雜的但是又易於操作的裝置，這樣才是比較好的解決方案。我們有這樣應用的介面，有一些感測的功能。
鮑哲南：對於材料響應性研究方面而言，已經取得了一些成績，目前對於四種不同的刺激，材料已經能夠具有較好的響應。比如化學訊號響應，光響應，溫度響應等等。這些不同的響應行為如果能夠整合到一起，也許能夠有進一步的應用場景。
柔性電子器件的商業化挑戰
張璐：您做了很多柔性器件的應用和大規模量產，從柔性電子器件到量產，到大規模商業化，面臨的最大挑戰什麼？
鮑哲南：柔性電子的生產，因為不是傳統電子工業的生產，生產裝置、新的材料，還要考慮到一套工序之後最終產品的產率，這是一個很有挑戰性的事情。提高產品的成功率，也就是保證生產出來的器件都要能夠工作，這是最困難的事情。
而且需要不同的材料疊加起來，可能有幾十層的材料，每一層材料需要有好幾種工藝，做成的時候大概有幾百步的工序，每一步都需要百分之百的成功率，是非常具有挑戰性的。很高興看到柔宇可以把電子螢幕量產化，這是非常重要的里程碑。
陳曉東：對於未來的柔性電子器件，最理想的是完全可拉伸、可摺疊的，如果這個問題跟工業界、投資界去說，他們等不了十年、二十年，現在有一個複合電子學，把傳統的技術加上柔性的、可拉伸、感測的結合在一起，變成有顯示產品。大家已經在市面上看到這樣的產品了，對業內來說是很令人鼓舞的事情。
談柔性電池
張璐：當我們討論到未來電子裝置的時候，肯定是要考慮到電池，還有用電的問題，對於很多應用來講都有很多問題，對於柔性技術來講是不是不會用太多的電池，我們用現在的電池有足夠了？還是說需要新的技術？
George M.Whitesides：軟性材料非常輕，不需要太多散熱功能，因為本來就可以散熱。但是在這裡面有一些非常有意思的地方，比如其中一點，對於那些沒有所謂的連線點的，或者沒有可移動的那些部分，在進行設計的時候要用不同的設計，有些時候材料可能特別貴，如果不能用電池，用一次就扔掉可能太貴了。因此從這裡面來看，如果未來有極大需求，這些具體的問題是需要具體解決的。
張璐：我們有沒有可能把電池技術和柔性技術結合在一起變成柔性電池呢？
George M.Whitesides：早期有很多人想發明這種柔性電池，現在也有個很大的問題，說到電池就是那些元素，沒有辦法使用完全全新的要素來製作電池。如果說我們把它們做得非常柔軟，就要特別注意離子到底怎麼運動，電池本身是非常複雜的。我們必須要利用現在的電池技術，把它和現在的柔性技術結合在一起，而不是發明全新的柔性電池，這種是沒有市場的。
張璐：剛剛也說到我們所看到的並不是所謂的資料，看是不是有市場潛力。
陳曉東：必須要講材料的好處，我覺得柔性電池，或者超級電動器，有很大的潛力存在的地方，比如我們課題組最近做了兩件事情，把柔性的超級電容器變成跟一張紙一樣，任何的剪裁，可以變成圖案化，有點像紋身，貼在面板上。我們又做成三維的，可以任意摺疊變成二維的，也可以伸展成三維的，跟紙一樣，這是超過我們平常想象的事情，可以做的東西很多，完全可以改變很多工業上現有的處理方法。
張璐：鮑教授也有這方面的研究，人工面板這個專案也是非常典型的應用。
鮑哲南：對，超級電容是一個可能性，另外，鋰電池也可以把它變成柔性的，甚至是可拉伸性的。就像曉東剛才說的，在材料科學，材料化學上，有很多新的挑戰性，從研究的角度來說，這是新的研究方向，隨著可穿戴電子越來越廣泛的推廣，電池是一個非常重要的問題。
我們有些可穿戴的，比如測心跳的，本來整個產品已經可以做到非常小，非常薄了，就是因為電池像鈕釦一樣很厚，使得整個產品是厚厚的產品，電池如果能做到輕薄，會有很多新的機會，而且電池如果是很薄，就像曉東講的，可以做成很多不同的形狀，設計上方面又有很多的可能性。
張璐：我們有了感測器，幫助我們更加了解自己的健康，通過大資料更好的瞭解我們的身體，很多疾病是可以被預防的，可以減少很多問題。柔性電子器件的未來非常巨大，哪個具體的方向是現在的沒有解決的問題呢？
陳曉東：從硬的變成軟的，已經有很多很多難點。從應用角度來說，到底硬在哪裡，比如從醫療，駕駛，比如我們車上有感測器，飛機上有感測器，包括軍隊在使用的，飛行員也有感測器，我們有航母，航母也有感測器，可用的東西非常多。
我現在更願意往回退一步，不用想那麼多應用的問題，只想一個問題，怎麼把柔性電子器件，把感測器做好，把系統做好，後面可用的東西不一定非得我來做，我們有這麼多人，他們可以把這些應用用不同的領域，甚至超過我想象的地方。我個人對於搞材料來說，包括技術相關的，就把它真正做到極致為止，做到別人不能做，只有你能做到。
談腦機介面與柔性材料
現場觀眾提問：教授們好，我想陳教授和鮑教授一個問題，你們剛才講到柔性材料大多是感測器相關的，我們現在對腦機互動非常感興趣，提升注意力等一些東西，有沒有可能柔性材料做到跟刺激相關的東西，幫助人們提升注意力，或者輔助睡眠。如果不可以，技術難點在哪裡？
鮑哲南：去測腦電波，現在有一些不同的技術，用柔性的材料去測腦電波其實是很重要的發展方向，因為現在已有的電極，要麼是很硬的用金屬做的，直接植入腦內，會損害軟的腦組織。另外一點，用柔性的電極，不但會跟腦組織柔性匹配，另外通過設計這些材料，可以使得它們相比金屬電極具有更高的靈敏性，獲得更多訊號，如果用來做腦刺激，用更小的電壓就可以得到同樣的效果。所以，不單具有生物上的匹配性，另外會有更好的功能。
陳曉東：有很多挑戰問題，舉個例子，我們所有人都有這種經歷，小木刺刺到手指裡，一定要拿出來，否則會很疼。如果是刺到腦顱裡面，你覺得會不會有問題？這些是材料科學家要解決的問題，怎麼把電極做得更軟一點，具有更好的生物相容性，更加舒適，因為舒適度很重要。這就是材料科學家能做的事情，我個人非常歡迎大家有興趣的人進來。
張璐：修復腦損傷和提升腦功能，都要涉及到嵌入式的裝置。做得好的公司已經在用這種柔性材料了，這個行業做的第一家公司也是這個技術做得很好的，我也是他們的投資人，他們從2015年開始利用奈米纖維，做成柔性器件，植入大腦之後去實現一些功能。現在已經拿到美國國防部幾千萬的資金進行商業研發，建議你去看這類公司的發展，這才是真正腦機介面的應用，應用的核心已經是我們的柔性材料了。（本文首發鈦媒體，作者/付夢雯）
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