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  • 改变未来科技的技术(世界上改变我们未来的12项新兴电子技术)

    顾名思义,新兴技术是那些开发和实际应用尚未广泛实现的技术。它们代表了各个领域的进步,从机器人和人工智能到认知科学和纳米技术。

    特别是电子学分支在信号处理、信息处理和电信方面起着至关重要的作用。它涉及传感器、二极管、晶体管和集成电路等组件的电路。用简单的语言,它涵盖了复杂的电子仪器和系统,如现代笔记本电脑和智能手机。

    第一种晶体管是在 1947 年发明的。从那时起,我们已经走了很长一段路。仅您今天使用的智能手机就包含超过 10 亿个晶体管。

    这仅仅是个开始。许多革命性的设备尚未发明出来。让我们看看未来会给我们带来什么(在电子领域)。

    12.数字气味技术

    改变未来科技的技术(世界上改变我们未来的12项新兴电子技术)

    在 CEATEC 2016上面展示的香气射手

    嗅觉技术领域正在进行大量研究,这些技术使设备(或电子鼻)能够感知、传输和接收支持气味的媒体,例如音频、视频和网页。

    第一个名为 Smell-O-Vision 气味释放系统是在 1950 年代后期发明的。它能够在电影放映过程中散发气味,以增强观众的体验。

    从那时起,许多研究机构都提出了类似的设备。其中之一是 1999 年开发的 iSmell。它由一个 128 种气味的墨盒组成,可以从中产生各种混合气味。但是,由于某些限制,该产品从未在商业上推出过。

    在 CEATEC 2016 上次,一家公司推出了一种可以通过智能手机和 PC 控制的可穿戴气味设备。它仍有许多障碍需要克服,包括气味的时间和分布以及合成气味的健康风险。

    11. 热铜柱凸块

    改变未来科技的技术(世界上改变我们未来的12项新兴电子技术)

    集成在单个基板上的电和热凸点

    热铜柱凸块是一种微型热电器件,用于电子和光电器件的封装,如激光二极管、半导体光放大器、CPU 和 GPU。

    Nextreme Thermal Solutions 开发了这项技术,以便在芯片级集成主动热管理功能。这种方法现在被包括英特尔和 Amkor 在内的科技巨头用来将微处理器和其他先进芯片连接到各种表面。

    当电流通过电路板时,热凸块吸收热量并将其传递到另一个凸块。这个过程被称为珀尔帖效应,这就是热凸点如何帮助减少电子电路的热量。

    它充当固态热泵,并在芯片表面添加热管理功能。今天的热凸点大约 20 μm 高铁 238 μm 宽(直径)。下一代技术会将热凸点的高度降低到 10 微米。

    10. 二硫化钼

    改变未来科技的技术(世界上改变我们未来的12项新兴电子技术)

    二硫化钼 (MoS2)

    二硫化钼是一种无机化合物,因其低摩擦和坚固性而广泛用于电子产品中作为干润滑剂。与硅一样,它是一种抗磁性、间接带隙的半导体,带隙为 1.23 eV。

    二硫化钼是一种常见的干润滑剂,其粒径范围为 1-100 微米。它常用于生产高效晶体管、光电探测器、二冲程发动机和万向节。

    2017 年,使用二维二硫化钼构建了包含 115 个晶体管的 1 位微处理器。它还被用于创建 3 端记忆晶体管。在未来几年,这种化合物可能会成为各种电子产品的支柱。

    9. 电子纺织品

    电子纺织品(或智能服装)是嵌入数字元件和电子产品的织物,可为穿着者提供附加值。还有许多其他应用依赖于将电子设备集成到织物中,例如室内设计技术。

    这种类型的技术被认为是革命性的,因为它能够做一些传统织物无法做到的事情,包括传导能量、交流、转化和生长。

    未来智能服装的应用可能会被开发用于健康监测、跟踪士兵和监测飞行员。个人和便携式生理监测、通信、加热和照明都可以从这项技术中受益。

    8. 自旋电子学

    自旋电子学(或自旋电子学)是指电子的本征自旋及其在固态物理学中的相关磁矩。它与传统电子学有很大不同:除了电荷状态外,还使用电子自旋以增加自由度。

    自旋电子系统可用于有效存储和传输数据。而这些设备在神经形态计算和量子计算领域特别感兴趣。

    该技术还用于医疗领域(用于识别癌症),并为数字电子产品带来巨大希望。

    7. 纳米机电系统

    改变未来科技的技术(世界上改变我们未来的12项新兴电子技术)

    在单晶硅中制造的纳米机电系统的电子显微照片

    纳米机电系统将纳米尺寸的电子元件与机械机器集成在一起,形成物理和化学传感器。它们构成了所谓的微机电系统的下一个小型化合乎逻辑的步骤。

    它们具有令人难以置信的特性,为各种应用铺平了道路,从超高频谐振器到化学和生物传感器。以下是纳米机电系统的几个关键属性:

    微波范围内的基频飞克范围内的活动质量质量灵敏度高达阿克级和亚克级阿牛顿水平的灵敏度功耗在 10 aw 的数量级。极高的集成度,达到每平方厘米万亿个元素。

    6. 分子电子学

    改变未来科技的技术(世界上改变我们未来的12项新兴电子技术)

    单分子装置示意图

    顾名思义,分子电子学使用分子作为电子电路的主要构建块。这是一个跨越材料科学、化学和物理学的跨学科领域。

    这项技术将使目前可以使用硅等传统半导体开发更小的电子电路(纳米级)成为可能。在这样的设备中,电子的运动是由量子力学控制的。

    尽管完全由分子大小的元件组成的整个电路远未实现,但对更多计算能力的不断增长的需求和当今光刻技术的局限性使这种转变似乎不可避免。

    科学家们目前正在研究具有有趣特性的分子,以实现分子片段和电极本体材料之间可重复且可靠的接触。

    5. 电子鼻

    电子鼻识别气味的某些成分并分析其化学成分。它包含一种化学检测机制,包括一系列电子传感器和用于模式识别的人工智能工具。

    此类设备已问世二十多年,但通常价格昂贵且体积庞大。研究人员正试图使这些设备更便宜、更小、更灵敏。

    电子鼻仪器被研究机构、生产部门和质量控制实验室用于各种目的,例如检测污染、腐败和掺假。它们还用于医疗诊断和检测气体泄漏和环境保护污染物。

    4. 3D 生物识别

    生物识别信息的使用逐年增加,尤其是在银行、法医和公共安全等相关领域。大多数生物特征识别使用二维图像。

    然而,在过去几年中已经开发了一些先进的生物识别技术。这包括3D指纹、3D掌纹、3D耳朵和3D人脸识别技术。

    无论是出于人机交互还是增强安全性的目的,强大的生物识别技术都会得到广泛应用。

    3. 电子皮肤和舌头

    改变未来科技的技术(世界上改变我们未来的12项新兴电子技术)

    品酒电子舌

    可以模仿动物或人类皮肤特征的可拉伸、柔韧、自愈的材料被称为电子皮肤。有多种材料可以响应压力和热量的变化,并且能够通过物理相互作用测量信息。

    这些材料可以为有用的应用打开新的大门,例如假肢、软机器人、健康监测和人工智能。新型电子皮肤的未来设计将包括具有高机械强度、更好的传感能力、可回收性和自愈特性的材料。

    另一方面,电子舌头测量和比较口味。它包含多个传感器;每个都有不同的反应谱,能够检测有机和无机化合物。

    电子舌在各个领域都有应用,从食品和饮料行业到制药行业。它还用于对目标产品进行基准测试和监控环境参数。

    2.忆阻器

    忆阻器的概念是由美国电气工程师 Leon Chua 于 1971 年引入的。他推断出可能存在连接磁通量和电荷的附加非线性电路元件。

    每个电子电路都是由电感、电容、电阻等无源元件组成。第四个组件称为忆阻器——它们是用于创建低功耗存储设备的半导体。

    忆阻器调节电路中的电流,同时记住之前流过它的电荷量。忆阻器是非易失性组件,具有非常高的存储和速度。

    忆阻器的专利包括在信号处理、脑机接口、可重构计算、可编程逻辑和神经网络方面的应用。将来,这些器件可以应用于执行数字逻辑,从而取代与非门。

    1. 柔性显示

    许多消费电子制造商对柔性显示器表现出兴趣:他们正在努力将这项技术应用于智能手机和平板电脑。

    基于柔性基板(金属、塑料或玻璃)的 OLED 是最有前途的可弯曲电子视觉显示器之一。柔性 OLED 中使用的金属和玻璃面板非常薄、轻、耐用且几乎防碎。

    在 CES 2018 上,LG 推出了可卷曲的 65 英寸 4K OLED 显示器原型。只需按一下按钮,电视就会展开,然后在不需要时收回。

    2019 年 9 月,三星推出了一款可用作平板电脑和智能手机的新型可折叠智能手机。

    当前一代的可折叠设备有很多缺陷,而且价格太贵。它们中的大多数是早期采用者的概念验证设备,而不是适合大众市场的设备。然而,很明显,柔性显示器正在演变成非常不同的东西,这可能会导致整个科技行业出现惊人的发展。