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塑料看起来似乎不是用来生产电路的材料，但最近的一些科技进展让这有了可能。Mike Bedford在本文里展望了一下塑料技术是否将来有一天能挑战硅技术。
塑料用来做电的绝缘体非常合适，因此人们会认为它们在电路方面的用途是有限的。不过，科技家已经改变了塑料的一些结构，使之能像导体或半导体一样。与硅不同的是，这意味着电路也可以是既坚固又柔韧的。可以卷起来的显示器和其它类似的技术将在未来成为现实。
塑料电路还有其它一些好处。比如，比起硅电路，塑料电路会更便宜和易于生产。
这是否意味着无处不在的智能技术即将成为现实？本文我们讨论了是什么让塑料电路成为现实，它能带来什么结果，以及具体什么时候我们能用上这一技术。
电子的流动
电流就是电子的流动。允许电子自由流动的就是好的导体，反之则是绝缘体。电池是否顺畅则取决于电子和原子的结合有多紧密。
只有二者之间有一点腾挪的空间，比如许多金属里，电子就可以以电流的形式流动。而在塑料里的话，电子都挤在一起因此无法流动起来。
塑料是聚合物，就是说它有着很大的以一定顺序重复排列的高分子（成团的原子）。例如，聚乙烯表示高分子是以乙烯团的形式排列的。乙烯是一种气体，它的化学式是C2H4，当它聚合后，它就成了固态，化学式是（C2H4）nH2，其中n是一个巨大的数字。所有的电子要么与碳或氢原子结合，要么与邻近的碳原子形成化学键，要么处于碳原子和氢原子之间。结果就是，聚乙烯是一种很好的绝缘体。
而少数几种可以当电导体的塑料，则拥有移动电子的独特构造。通常来说，分子的分子主链包括长链的交互单/双碳原子组合。然而，事实上这种交互组合只是情况之一。有些组合里的电子偏离了原位，在主链里从不同的原子里移动到另一个原子里。此外，因为聚合物里包含着大量分子，电子可以从中移动到相当远的距离，就像电导体一样。
有个例子就是聚苯亚乙烯。正如你在下图中看到的分子结构一样，它有着长链交互单双组合，能让电流通过。
能导电的聚合物的出现意味着塑料也可以用来像电路板上的铜导线一样连接元件。不过，要直接制造电子元器件，比如微芯片里的晶体管，则还需要另一个元素：半导电性。
简单来说，塑料也可以变得像半导体一样。因此，如果我们加上传统的塑料，再加上塑料的变体，我们就同时有了导体、半导体和绝缘体，可以用来制造电子元件了。
塑料的优势
聚合物化学领域近来取得的一些进展使得直接用塑料制造电子元件成为现实，但鉴于我们已经有了铜和硅，因此值得一问的是为什么要这么做。事实上，有几个好处。
首先是价格，虽然硅并非什么稀有元素，毕竟许多岩石和沙子里都有硅，但从中提取出硅并将其纯化至能生产半导体这一过程是昂贵的。另一方面，生产塑料的成本则便宜得多。
更重要的一点是，这可以降低把原始材料变成可用元件的成本。生产硅芯片是个非常复杂和昂贵的过程，涉及沉积、蚀刻、离子注入等其它一些需要高科技的步骤。因为塑料可以用有机溶剂分解，聚合物元件可以用像喷墨打印机一样的技术来生产。其次，塑料即可坚硬也可柔软，毫无疑问，今天手持的电子设备比几年前要经用得多。尽管如此，把手机掉到水泥地板上也不是个好主意，屏幕很容易就会支离破碎。塑料，则几乎难以破坏，事实上，塑料再加上低成本肯定能催生创新的新设备。
有机LED
OLED（有机发光二极管）是塑料首次应用到现实世界电子元件里的例子之一，OLED也是一种聚合物的变体。
如今，世界上大部分屏幕都是基于LC D技术，即让背光照射穿过透明的液晶。其中有些LCD也叫LED显示屏，但LED在这些屏幕里仅用于产生背光。不过，事实上的确有可能只用OLED来形成图像。
OLED屏在亮光环境下也能看清楚屏幕，对比度也很高，并且开始在一些消费电子设备上现身了，比如电视机。
尽管OLED本身是可弯曲的，但它需要与一层薄膜场效应晶体管（TFTS）配合才能开启和关闭每个像素。TFT本身是基于硅技术制造的，因此相对来说不可弯曲而且也易于损坏。
不过这很快就要成为历史了。一家名为Plastic Logic的公司开发了一种技术能生产全塑料的TFT背板，它可以通过彩色OLED或是单色电泳技术（比如Kindle那样的电子书）结合到显示层上去。
早期的一些应用受惠于全塑料显示器几乎难以损坏的特质。比如说，德国汽车站和其它公交设施就采用这种技术来显示时间表。而PopSlate和PocketBook两家公司也生产了配置了第二块电子墨水屏的智能手机保护壳。
人们对于可卷曲显示器是否有市场需求，这一点还有待验证。不过，Plastic Logic认为塑料显示屏技术将让可穿戴电子设备不再受到约束，这是肯定的。
塑料处理器
虽然目前全塑料电子设备目前在显示器领域的技术最为先进，但如果聚合物想进入主流市场，则必须能够使用这种几乎不可能的材料来制造处理器。这一块也有了进展。
荷兰公司Imec接受了这一挑战，展示出了全球首款塑料微处理器。据该公司表示，低端硅处理器的价格可以低至1英磅，但很难再往下降了。而塑料处理器似乎有可能以其1/10的价格生产，因此能实现更广泛的应用。比如一种智能食品包装，可以检测出内容物是否还安全；又或者是一种燕麦片包装盒，可以计算出每餐的营养价值。
不过，由于这项技术还处于应用的初期，短期内不太可能出现10英磅的平板电脑或是智能手机。
首先，主流处理器是64位的，而这种塑料处理器是8位架构，像是上个世纪80年代的产品。其次，它每秒只能执行6个指令，比起硅处理器来说慢了太多。最后一点，尽管性能不佳，它的单元面积占到了2平方厘米。不过，我们别忘了硅处理器的进步是好几十年里发展起来的，将来会有一天塑料处理器能发挥出它的全部潜能。
展望未来
塑料处理器乏善可陈的性能表现并不会成为它在某些特定领域的绊脚石，尽管如此，这种非常便宜、几乎不会损坏的处理器还是需要相当长的时间才能发挥出优势。不过正如Plastic Logic公司所指出的，聚合物电子元件在可穿戴电子设备领域将会发挥巨大的作用。
可穿戴设备包括用于追踪运动的智能手机或是谷歌眼镜这种智能眼镜。不过据一些行业观察人士表示，这些只是冰山一角，塑料电子元件将开启一个更大的市场。
今年一月份的拉斯维加斯CES消费电子展上，可穿戴设备被认为是一股主流趋势，包括电子时尚配饰，健身设备、附加显示器和摄像头等，似乎很快就要来到无处不智能的时代了。
塑料用来做电的绝缘体非常合适，因此人们会认为它们在电路方面的用途是有限的。不过，科技家已经改变了塑料的一些结构，使之能像导体或半导体一样。与硅不同的是，这意味着电路也可以是既坚固又柔韧的。可以卷起来的显示器和其它类似的技术将在未来成为现实。
塑料电路还有其它一些好处。比如，比起硅电路，塑料电路会更便宜和易于生产。
这是否意味着无处不在的智能技术即将成为现实？本文我们讨论了是什么让塑料电路成为现实，它能带来什么结果，以及具体什么时候我们能用上这一技术。
电子的流动
电流就是电子的流动。允许电子自由流动的就是好的导体，反之则是绝缘体。电池是否顺畅则取决于电子和原子的结合有多紧密。
只有二者之间有一点腾挪的空间，比如许多金属里，电子就可以以电流的形式流动。而在塑料里的话，电子都挤在一起因此无法流动起来。
塑料是聚合物，就是说它有着很大的以一定顺序重复排列的高分子（成团的原子）。例如，聚乙烯表示高分子是以乙烯团的形式排列的。乙烯是一种气体，它的化学式是C2H4，当它聚合后，它就成了固态，化学式是（C2H4）nH2，其中n是一个巨大的数字。所有的电子要么与碳或氢原子结合，要么与邻近的碳原子形成化学键，要么处于碳原子和氢原子之间。结果就是，聚乙烯是一种很好的绝缘体。
而少数几种可以当电导体的塑料，则拥有移动电子的独特构造。通常来说，分子的分子主链包括长链的交互单/双碳原子组合。然而，事实上这种交互组合只是情况之一。有些组合里的电子偏离了原位，在主链里从不同的原子里移动到另一个原子里。此外，因为聚合物里包含着大量分子，电子可以从中移动到相当远的距离，就像电导体一样。
有个例子就是聚苯亚乙烯。正如你在下图中看到的分子结构一样，它有着长链交互单双组合，能让电流通过。
能导电的聚合物的出现意味着塑料也可以用来像电路板上的铜导线一样连接元件。不过，要直接制造电子元器件，比如微芯片里的晶体管，则还需要另一个元素：半导电性。
简单来说，塑料也可以变得像半导体一样。因此，如果我们加上传统的塑料，再加上塑料的变体，我们就同时有了导体、半导体和绝缘体，可以用来制造电子元件了。
塑料的优势
聚合物化学领域近来取得的一些进展使得直接用塑料制造电子元件成为现实，但鉴于我们已经有了铜和硅，因此值得一问的是为什么要这么做。事实上，有几个好处。
首先是价格，虽然硅并非什么稀有元素，毕竟许多岩石和沙子里都有硅，但从中提取出硅并将其纯化至能生产半导体这一过程是昂贵的。另一方面，生产塑料的成本则便宜得多。
更重要的一点是，这可以降低把原始材料变成可用元件的成本。生产硅芯片是个非常复杂和昂贵的过程，涉及沉积、蚀刻、离子注入等其它一些需要高科技的步骤。因为塑料可以用有机溶剂分解，聚合物元件可以用像喷墨打印机一样的技术来生产。其次，塑料即可坚硬也可柔软，毫无疑问，今天手持的电子设备比几年前要经用得多。尽管如此，把手机掉到水泥地板上也不是个好主意，屏幕很容易就会支离破碎。塑料，则几乎难以破坏，事实上，塑料再加上低成本肯定能催生创新的新设备。
有机LED
OLED（有机发光二极管）是塑料首次应用到现实世界电子元件里的例子之一，OLED也是一种聚合物的变体。
如今，世界上大部分屏幕都是基于LC D技术，即让背光照射穿过透明的液晶。其中有些LCD也叫LED显示屏，但LED在这些屏幕里仅用于产生背光。不过，事实上的确有可能只用OLED来形成图像。
OLED屏在亮光环境下也能看清楚屏幕，对比度也很高，并且开始在一些消费电子设备上现身了，比如电视机。
尽管OLED本身是可弯曲的，但它需要与一层薄膜场效应晶体管（TFTS）配合才能开启和关闭每个像素。TFT本身是基于硅技术制造的，因此相对来说不可弯曲而且也易于损坏。
不过这很快就要成为历史了。一家名为Plastic Logic的公司开发了一种技术能生产全塑料的TFT背板，它可以通过彩色OLED或是单色电泳技术（比如Kindle那样的电子书）结合到显示层上去。
早期的一些应用受惠于全塑料显示器几乎难以损坏的特质。比如说，德国汽车站和其它公交设施就采用这种技术来显示时间表。而PopSlate和PocketBook两家公司也生产了配置了第二块电子墨水屏的智能手机保护壳。
人们对于可卷曲显示器是否有市场需求，这一点还有待验证。不过，Plastic Logic认为塑料显示屏技术将让可穿戴电子设备不再受到约束，这是肯定的。
塑料处理器
虽然目前全塑料电子设备目前在显示器领域的技术最为先进，但如果聚合物想进入主流市场，则必须能够使用这种几乎不可能的材料来制造处理器。这一块也有了进展。
荷兰公司Imec接受了这一挑战，展示出了全球首款塑料微处理器。据该公司表示，低端硅处理器的价格可以低至1英磅，但很难再往下降了。而塑料处理器似乎有可能以其1/10的价格生产，因此能实现更广泛的应用。比如一种智能食品包装，可以检测出内容物是否还安全；又或者是一种燕麦片包装盒，可以计算出每餐的营养价值。
不过，由于这项技术还处于应用的初期，短期内不太可能出现10英磅的平板电脑或是智能手机。
首先，主流处理器是64位的，而这种塑料处理器是8位架构，像是上个世纪80年代的产品。其次，它每秒只能执行6个指令，比起硅处理器来说慢了太多。最后一点，尽管性能不佳，它的单元面积占到了2平方厘米。不过，我们别忘了硅处理器的进步是好几十年里发展起来的，将来会有一天塑料处理器能发挥出它的全部潜能。
展望未来
塑料处理器乏善可陈的性能表现并不会成为它在某些特定领域的绊脚石，尽管如此，这种非常便宜、几乎不会损坏的处理器还是需要相当长的时间才能发挥出优势。不过正如Plastic Logic公司所指出的，聚合物电子元件在可穿戴电子设备领域将会发挥巨大的作用。
可穿戴设备包括用于追踪运动的智能手机或是谷歌眼镜这种智能眼镜。不过据一些行业观察人士表示，这些只是冰山一角，塑料电子元件将开启一个更大的市场。
今年一月份的拉斯维加斯CES消费电子展上，可穿戴设备被认为是一股主流趋势，包括电子时尚配饰，健身设备、附加显示器和摄像头等，似乎很快就要来到无处不智能的时代了。