柔性电池等制造技术进步

近段时间苹果手表配备的创新元件之一—柔性显示屏吸引了众多目光的聚焦。此前本网报道，沈阳自动化所自主研发了作为电池储能材料的纳米级钛酸锂油墨。该款油墨平均粒径100纳米，浓度15%，具有良好的分散性和极佳的喷印适配性能。电池集流体采用厚度15～50微米的柔性石墨烯纸，与普通打印纸相当。3D电子打印装备也由该所自主研发，喷印控制精度为1微米。

据介绍，科研人员采用多层喷印工艺，将钛酸锂、黏结剂打印到柔性石墨烯纸集流体上，在线固化温度120℃即可完成电池制造。制造的锂离子电池具有1.5伏充放电平台，并且具有优秀的循环性能。

得益于柔性电池等柔性材料研发的进步，柔性设备越来越受关注，其中苹果无疑是走在最前面的。

与人们对该设备稍早的推测相反的是，这并不表示你可以确实地把屏幕弄弯。和其他以柔性显示屏为特色的设备（例如LG和三星的那些设备）一样，苹果的这一显示屏叠放在一块坚硬的嵌板上，使其固定在适当的位置上以防止重复弯曲造成的损伤。

即便如此，商用设备最早的少数柔性屏幕的外观可能是对新一代产品的暗示。事实上，多亏了制造商们已经开始演示的解决方案，完全柔性的电子器具——配有可以绕在手腕上或者折叠起来的全彩色显示屏——可能几年后就会问世。

苹果公司尚未透露苹果手表为何会配有柔性显示屏。这可能使边缘有轻微弧度，也可能只是比传统手表薄。

在传统的LCD显示屏中，需要将像素内的液晶完美定位在两片玻璃之间。如果没有将像素进行偏移，就不能弄弯这些玻璃片。据应用材料（AppliedMaterials）公司的首席市场官马克斯·迈克丹尼尔（MaxMcDaniel）表示，制造柔性背光灯——用来照亮LCD像素的元件——也是极难的。应用材料公司的设备用来制造显示屏。

因此苹果手表的屏幕几乎可以确定是OLED显示屏。像素不是由背光灯照亮的，而是各个像素自行发光，就像极小的灯泡一样。制造商已经能够使OLED显示屏变成柔性的。他们先把一层塑料叠压在玻璃上，然后把像素材料和电子元件放置在塑料和玻璃之上。玻璃维持制造过程的稳定，之后，将塑料与显示屏以及电子元件一同从玻璃上移开。

制造商知道这一做法已有数年之久。三星在2013年展示了一个完全柔性的OLED显示屏。棘手的是要保证设备持久耐用。甚至是微量的水汽和氧气都能毁掉OLED像素，因此你只能把显示屏封在坚固的优质柔性材料里。这费用高昂，而且还要费力确保在设备试用期内经过成百上千次弯曲后仍然能实现密封。

柔性显示屏内部的零件也要能抵御弯曲。这很难办，因为不同层——电池、电子元件和触摸元件——往往是堆迭着的，而最内层必须比最外层弯得多些。内层压紧时，外层仍然要伸展开来。

一些研究人员已经开发出了可延展的电子元件，这可能会有助于调节应力。使用柔性纳米材料的新型触屏材料也可能对此有帮助。一项专利申请表明苹果公司已经在研究这一问题。该申请介绍了各种措施，例如使设备内各材料的厚度有所不同，使其在弯曲的同时让电子元件及其控制的像素恰好排成一行。

制造柔性电池是另一个难题。尽管现在智能手机使用的锂聚合物电池也有一定程度的灵活性，但它们无法抵御多次的弯曲。有一种看法是，制造一种像分段手表带一样的分段电池，应用材料公司的蓄能解决方案总经理陈凯文（KevinChen）表示。他所在的公司正在开发固态电池，该电池能够方便地分成小块用在柔性设备上，还可能比传统锂离子电池储存更多能量。苹果公司在近期的另一项专利申请中概括介绍了一种类似的电池设计。

持续不断的进展表明，可能在未来几年内造出完全柔性的设备。同时，我们还有位置固定的柔性显示屏——就像苹果手表里的那样。