2月24日，在西班牙巴塞羅那舉辦的2019世界移動通信大會（MWC）上，華為發布了首款5G折疊屏手機——HUAWEI Mate X。

折起來是個手機，打開是個平板，還能實現雙屏多任務交互瀏覽，看文檔的同時聊微信，聊微信的同時看視頻……

不過，“折疊屏”是怎么實現的？這款讓外貌黨種草又讓很多人望價興嘆的手機到底有著怎樣的“黑科技”呢？西北工業大學柔性電子研究院的林宗瓊教授為我們解析折疊屏背后的秘密。

折疊屏手機為什么只能180度翻轉？

不同于傳統手機，折疊屏手機采用柔性OLED屏作為顯示面板，采用柔性聚合物（塑料材料）作為基板，不僅能折疊，屏幕還不容易摔碎。單從屏幕上講，這款手機應該可以隨意彎折。

但是為什么HUAWEI Mate X卻只能180度翻轉折疊呢？

林宗瓊教授介紹到，柔性OLED屏幕的完全能夠實現360度任意角度折疊，但是手機不僅僅有屏幕，還有驅動電路、其他電器原件和電池。這部分電子元器件還未能柔性化。

OLED技術發明于上世紀70年代，近些年隨著對新材料等基礎研究的深入以及眾多跨國企業（如三星）對工藝研發的大規模投入，柔性OLED顯示技術才開始逐步商業化。

據了解，在柔性電子領域，西北工業大學黃維院士領導的柔性電子創新團隊已深耕20余年，從柔性OLED核心有機半導體材料的合成制備到器件結構設計優化等方面做了大量引領性基礎研究。目前，已申請相關專利300余項，其中數十項已經投入產業轉化。同時，團隊與京東方和維信諾都有實質性合作，并將有機半導體材料分離成立盧米藍有限責任公司，為該領域的發展做出了巨大的貢獻。

折疊屏手機為什么比傳統手機對眼睛傷害較低？

而藍光在可見光譜中能量相對高，能夠穿透角膜、晶狀體，到達視網膜。自然界中對人眼損傷最大的就是中短波的、能量相對高的紫外線和藍紫光，也就是我們通常所說的“藍光危害”。

OLED顯示器的對比度高、飽和度好、能耗低、反應速率快等優勢，成為新一代顯示技術的核心。OLED顯示屏是以數千個有機電子發光二極管像素點為自主發光，不需要背光源，發光光譜較寬，光色柔和，可以有效地避免額外的紫外光與藍紫光對人眼的傷害，保證了我們的眼健康。

除柔性發光材料外，柔性電子還與其他學科非常“百搭”，通過與生命科學、人工智能、新能源、生物制藥等交叉融合產生奧妙無窮、影響巨大的結果。

柔性電子將改變當前醫學診斷、治療技術

柔性電子與生命科學進行交叉，可以實現對人體血壓、心跳、脈搏、體液等隨時、隨地監測，并通過數據存儲與大數據分析對心腦血管疾病及神經性疾病等進行早期診斷與干預治療。

林宗瓊教授介紹到，團隊的王學文教授已開發出一款基于柔性納米材料與微結構的高靈敏度柔性脈搏監測傳感器（上圖a），該傳感器附著于硅膠貼片上，柔軟輕薄、不易脫落，不需要任何外部干預，簡單粘貼在脈搏上就可以通過對極微小壓力信號的監測獲得脈搏跳動數據（上圖c），對心腦血管疾病早期診斷、治療具有重大意義。

這類柔性傳感器，柔韌度高、環境適應性強，同時伴隨著人工智能、物聯網和大數據技術的發展，柔性健康傳感器的智能化程度更高，開啟可穿戴設備在疾病診斷與治療、人機交互界面與虛擬現實等多方面的應用，催生和推動未來顛覆性醫療技術——“無醫生疾病診斷技術”。

此外，團隊還在積極探索可植入人體的柔性電子芯片。以帕金森病治療時在其腦部植入的“腦起搏器”為例，這類可植入相對于腦部密集且極為微小的神經元而言較大，且如果靶點稍有偏差，或刺激強度、模式不恰當，也會出現肢體、面部麻木、肌肉抽搐等副作用。將人造神經電路集成到可植入的柔性電子芯片上，在未來有望實現損毀神經的修復，進而極大提高了患者的生活質量甚至有望徹底康復。

未來，將實現只要將生物智能芯片植入獨居的老人體內，便可進行全程適時監控老人的各項生理指標，諸如腦血栓、高血壓之類病情一旦發生顯著變化，便會經由智能芯片第一時間發送給家人和附近的醫療機構，贏得搶救的黃金時間。

柔性電池讓智能可穿戴設備應用進入倒計時

為解決可穿戴器件的能源問題，儲能電池的柔性化迫在眉睫。林宗瓊教授還向小編介紹了團隊在柔性電池領域的部分研究成果。團隊提出了小分子半導體自組裝形貌的熱力學預測方法，先后在多尺度自組裝形貌調控、超薄半導體納米片的設計和光電存儲以及電化學離子存儲行為的研究中做出一系列獨立創新工作。

采用碳-金屬氮化物與碳納米纖維的復合電極材料，應用于柔性電池的研發，該款電池壽命長、單元體積存儲量大，制成的纖維狀電池取得良好的儲電性能，兩根3毫米粗1.5厘米長的纖維狀電池可點亮一個LED燈泡（需3伏的輸出電壓）。

將類似材料附著于3平方厘米的碳纖維布上，其儲電量可點亮一個LED陣列（需3伏的輸出電壓）。

安全性是柔性可穿戴電池的主要挑戰。團隊的林宗瓊教授和官操教授合作在基于有機/無機半導體材料的柔性水相電池（金屬-離子、金屬=空氣電池）等領域開展了卓有成效的工作。如鋅空氣電池在充電時將氫氧根離子氧化轉化為氧氣儲存電能，在使用時將氧氣還原釋放電能，其體積儲能密度效率達到了現有18650鋰電池的1.5倍。

柔軟（可彎曲、可折疊甚至可拉伸）、質輕、透明、便攜、可大面積應用的的柔性電子器件將使未來的信息終端融入生活，不斷涌現的柔性電子產品無處不在、無所不包，從根本上改變人類的生產、生活和娛樂方式。

柔性電子學以碳基柔性材料為基礎，柔性電子器件為平臺，光電信息為核心，是對傳統硅半導體產業支撐的信息科技的重大變革。西北工業大學柔性電子研究院以柔性光電材料、半導體性質、器件物理機制、器件工藝和集成中的關鍵科學問題和技術難點為研究對象，面向柔性神經形態計算、新一代信息顯示、存儲計算、數據加密、生物傳感、健康醫療和可再生能源等應用領域開展了一系列科研攻關。相關研究成果發表于《自然》（Nature）、《自然·材料》（Nature.Materials）、《自然·納米技術》（Nature Nanotechnology）、《自然·光子學》（Nature Photonics）和《自然·通訊》（Nature Communications）等國際頂尖學術期刊。（付怡、張亞男）

責編：王瑞景