柔性电子设备的新型制造技术正在迅速涌现。有些人可能想知道它们是否比传统方法更好，以及它们什么时候会商业化，它们会影响电子设计工程师未来的创新吗？
柔性电子技术正在流行起来。专家预测，到2030年，柔性电子市场价值将达到631.2亿美元，年复合增长率为10.3%。随着其盈利潜力的增加，越来越多的私营公司和研究团体将开始关注新颖的设计方法。
柔性电子是一个快速发展的领域。来源：Institute of Advanced Materials
随着功率密度不断提高和小型化问题越来越突出，有效的热管理变得越来越重要——尤其是对于植入式和皮肤上的设备。因此，具有高平面热导率的薄膜正在成为传统热粘合剂、润滑脂和垫片的替代品。
虽然具有高各向同性热导率(k)的聚合物复合材料是常见的热界面材料，但其成本高、力学性能差、电气性能不合适等问题仍有待改进。
在开发具有超高平面k值的纯聚合物薄膜方面已取得了长足进步。电子设计工程师使用拉伸或剪切来增强分子链的排列，从而生产出具有理想机械性能的薄而柔韧的薄膜。
这里需要指出的是，纯聚合物薄膜的制造过程复杂，使用有毒溶剂，成本高昂，阻碍了大规模生产。聚酰亚胺和硅酮复合材料可能更适合商业化，因为硅酮具有高弹性，在高温下性能更好。
热管理并不是唯一的研究方向。电子工程师和科学家们也在评估转印、布线和增材制造的新技术。
高品质电子材料的加工温度很高，使得柔性或可拉伸基材不再适用，这就迫使制造商采用转印技术。而大多数新替代方法过于昂贵或过于耗时，不适合商业化生产。
一个研究团队开发了一种干式转印工艺，可以将薄金属和氧化物膜转移到柔性基板上，而不会造成损坏。他们调整了溅射参数来控制应力大小，从而无需进行后处理，因此，转移时间缩短了。该方法适用于微型或大型图案。
电子设计工程师都知道，传统布线对于柔性设备来说过于僵硬。液态金属是一种很有前途的替代方案，但氧化层的电阻会带来问题，布线尺寸过大和图案限制也会带来问题。
一个研究团队通过利用气泡打印技术克服了这些限制。这不是一项新技术，但只在固体颗粒上使用过。他们将其应用于液态金属胶体颗粒(特别是共晶镓铟合金)，从而实现了高精度图案化。
飞秒激光束产生的热量会形成微气泡，引导胶体颗粒在柔性基板上形成精确的线条。这样可以形成宽度最小仅为3.4微米的线路，即使弯曲也能保持稳定的导电性。
四维(4D)打印是一种新兴的方法，它描述了打印结构的形状、属性或功能如何随热、光、水或pH等外部刺激而发生变化。虽然这种增材制造技术已经存在多年，但它在很大程度上仅限于在学术界使用。
4D打印电路可通过改进软机器人、医疗植入物和可穿戴设备，彻底改变柔性电子制造。有一个概念验证传感器，尽管没有压电组件，但也能将压力转化为电能。这些自供电、反应灵敏、柔性的电子设备可带来创新的设计方法。
新开发的制造技术和材料将对柔性电子产品的设计产生深远影响。因此，行业专业人士应密切关注，因为尽早采用这些技术和材料可以带来竞争优势。
(原文刊登于EDN美国版，参考链接：Innovative manufacturing processes herald a new era for flexible electronics，由Ricardo Xie编译)
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