日新月异的电子产品

杭苏

2018年10月11日，“环球资源电子产品展”将在香港亚洲国际博览馆拉开帷幕，展会分为“消费电子展”及“移动电子展”两期。这是全球每年最大的电子产品采購展，作为环球资源旗舰展会，“环球资源电子产品展”将汇聚逾7 500个展位的热门电子产品，云集来自世界各地的参展商。我国C919大型客机使用的300M高强钢、“悟空”号暗物质粒子探测卫星核心BGO晶体、“复兴”号动车组车轮、“蛟龙”号载人潜水器使用的钛合金耐压球壳等最新部件模型或基础材料，都计划在本届电子展会上集中展示。此外，液态金属打印机、薄膜太阳能汉瓦，以及碳纤维T800、新型稀土着色剂、超薄电子信息显示玻璃等一批我国拥有自主知识产权和科技专利的设备、成果均有望一一亮相。

电子产品外在形态上的设计和使用更加人性化，其内在也正发生着不断的变化与革新。消费电子、汽车电子、电脑及外设、工控设备、通信、家电等领域，正在悄无声息地进行着一场革命。借着这次电子产品采购展，我们来看看未来电子产品将会给我们的生活带来哪些便利。

数秒内可充满的电池

急着出门办事，电瓶车却还要充很久才满电;掏出手机想在冰天雪地中拍照，手机却自动关机了;用了两年的平板电脑，怎么也充不进电……这些生活中的用电尴尬，马上可能就会成为过去。

2015年，斯坦福大学的戴宏杰课题组在《Nature》杂志发表文章称，他们采用高温裂解石墨泡沫来制作正极，首次实现了比容量较高且可长期循环使用的铝离子电池。科学家受此启发，尝试用石墨烯膜来制作铝电池的电极。最近研制出来的一种新型石墨烯电池，充电短短几秒，可循环充放25万次后依然电力十足，这种电池可以在-40℃到120℃的环境中工作，可谓既耐高温，又抗严寒。

电池的性能，关键取决于电子和离子在正极和负极之间“奔跑”的状态。电极材料要让尽可能多的电子和离子畅通地奔跑，或者快速归位。如果路不够多或者道路拥挤，性能就会受到影响。新型电池给我们展示了美好的前景：比如，手机充电数秒就完成，在极寒和高温环境中能自如工作，不用担心电池爆炸，不用担心电池老化。

不再坚硬的电路

柔软的电路板一直是工程师们梦寐以求的宝贝。最近，中国和美国科研人员合作研发出一种质地柔软、体形轻薄的电路板，并制成可贴于人体皮肤表面的“智能绷带”，监测生理信号和身体健康状况。

这种可用于健康检测的“智能绷带”由4层相互连通的软性电路板堆叠而成，整体的大小及厚度近乎于一枚一元硬币，既能自由弯曲，还能随意延展，以适应人体皮肤表面的弧度、弹性以及柔软程度。电路板采用以硅弹性体为基础的“岛一桥”结构，其中“岛”是刚性的小型电子器件，如传感器、天线、蓝牙芯片等; “桥”是可拉伸的铜线，用来连接“岛”，使电路板可以伸缩弯曲而不影响其功能。研究人员称，该种柔性电路板制成的亲肤“智能胶带”用途广泛，可通过贴在身体的不同部位记录心电图、脑电图、眼动和肌肉行为等信息。此外，它能与10米以内的智能手机或笔记本电脑实现无线通信，还可用于远程控制机械臂。

有望取代硅的全碳材料

先进的分析技术、增强现实技术、自动驾驶汽车、数字技术和物联网等颠覆性和变革性的技术，都是现代生活中最先进的科技创新技术，都对硅材料性能的进一步改善提出了更高的要求。然而，近年来硅似乎已经到了使用的极限。硅晶体管将由于隧道效应、泄漏和热问题等小维度的量子效应而停止工作。此外，光刻、仪器和纳米结构制造的局限性也将阻碍进步。

美国科学家提出一种完全用碳基制成的运算元件。这一元件被制造得比硅晶体管更小，且性能更好，大大提升了计算机的运算速度，有望替代硅晶体管，得克萨斯大学的研究小组提出了一种能实现级联效果的全新设计方案，且能在没有物理接触的情形下“无线”传递信号。由于全碳材料纳米带之间的通讯通过电磁波进行，不像硅半导体通过电子的流动实现，因此，新计算系统的通讯速度会快很多，时钟频率有望达到太赫兹（每秒1万亿次），比当前主流计算机快1000倍。

用于4D打印的“陶瓷墨水”

陶瓷的熔点很高，因此难用传统的激光打印技术制造;现有的3D印刷陶瓷前体通常很难变形，让制造复杂形状的陶瓷困难重重。香港城市大学的研究团队成功开发出全球首个陶瓷4D打印系统，打印出来的陶瓷坚固且拥有复杂的形状，有望在电子和航空航天领域大展拳脚。为应对这些挑战，研究团队开发出了一种新型“陶瓷墨水”，它是聚合物和陶瓷纳米粒子的混合物。用这种新型陶瓷墨水打印出来的3D陶瓷前体非常柔软，可拉伸到初始长度的3倍。这些柔韧且可拉伸的陶瓷前体通过适当的热处理，就可制造出拥有复杂形状的陶瓷。而且，在此基础上，还开发出了两种陶瓷4D打印方法。

4D打印是传统3D打印加上第四维度——时间，在第四维度中，打印物体可在外部环境（例如机械力、温度或磁场）的刺激下，随着时间的推移重新成形或自我组装。研究团队利用存储在拉伸的陶瓷前体中的弹性能量让陶瓷变形。当拉伸过的陶瓷前体被释放时，它经历自我重整、热处理后，前体变成陶瓷，得到的陶瓷坚固且拥有较高的压缩强度。另外，与其他打印陶瓷相比，它们可以形成拥有高强度的大尺寸结构。

更多创新颠覆的LED显示

创新是LED显示行业变革的最大动力，也必将是行业的颠覆者。LED、QLED、MLED、透明屏、格栅屏给了显示屏幕更多的可能，互动大屏让单调的屏幕更加丰富多彩。

当前在LED显示屏技术、产品不断创新的发展态势之下，LED显示屏的应用限制变得更小，无论是在超大面积显示领域，或是小面积的近距离显示层面上，LED显示屏都呈现出一定的可行性和不俗的应用前景：LED显示屏的节能省电性能提升、显示屏安装维护简单化、LED显示屏箱体新材料的研究应用，甚至LED显示屏与VR、AR、3D等虚拟技术的结合， “人屏互动”理念下出现的AR虚拟试衣间、大人小孩都感兴趣的AR游戏乐园等。随着智能化LED显示屏不断完善和显示创意的发展，LED显示还能在更多领域为受众带去惊喜。并且，随着商业化、数字化、智能化进程加快，LED显示屏的应用蓝海也更为壮阔，未来LED显示屏领域期待更多创新颠覆！