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設(shè)想一下,，一張輕薄柔軟、摸起來就像一張紙的觸摸屏,，用起來是什么奇妙感受?家中某處電路斷了,，不求電工，自己用筆“畫”一下,，就能完成接駁……這些聽著比較科幻的應(yīng)用目前幾近走進(jìn)現(xiàn)實(shí),，而且它們都與印刷電子技術(shù)息息相關(guān)。
印刷電子技術(shù)非常新,、非常熱——與其有關(guān)的論文2005年后才開始出現(xiàn),，并在過去幾年內(nèi)迅速增加，國際有機(jī)與印刷電子協(xié)會組織還在去年發(fā)布了最新版“路線圖”,。印刷電子技術(shù)預(yù)示著變革性發(fā)展,，包括傳統(tǒng)印刷、印制電路版,、光伏,、顯示,、物聯(lián)網(wǎng)在內(nèi)的相關(guān)產(chǎn)業(yè)，將隨著此技術(shù)的開發(fā)駛?cè)朕D(zhuǎn)型升級的快車道,。
前不久,，國內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域的頂尖專家齊聚“西苑沙龍”，在這場高端討論中記者得知,，我國的研究并不過分落后于國外,，我們有著自己的未來。
印刷與電子的結(jié)合?
“印刷制造本質(zhì)上與3D打印一樣,，是一種增材制造,。”中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所專家說，印刷電子就是將印刷制造方法應(yīng)用于電子器件的制造,，是繼硅基集成電路微電子技術(shù)之后電子學(xué)領(lǐng)域的一個新的發(fā)展方向,。
“印刷電子可以簡單理解為印刷與電子的結(jié)合。”中科院蘇州納米所專家介紹,，將印刷方法成功應(yīng)用于電子制造涉及5個主要技術(shù)領(lǐng)域：基底材料,、可印刷電子材料、印刷方法,、印前與印后處理工藝,、系統(tǒng)設(shè)計，其中可印刷電子材料是整個印刷電子技術(shù)賴以存在的基礎(chǔ),。
由于低能耗,、低材料消耗、無腐蝕工藝,，印刷制造技術(shù)的特征就是綠色環(huán)保,。與硅基微電子器件不同的是，印刷加工的電子學(xué)器件與基底材料無關(guān),，可以在各種基材上制備電子器件,，包括各種柔性基底材料，而且印刷電子制造投資低,，因?yàn)樗枰脑O(shè)備與傳統(tǒng)印刷設(shè)備基本相同,，大大低于硅基微電子器件加工所需要的設(shè)備，另外,，與傳統(tǒng)印刷有相同特征的是,，印刷電子制造可以實(shí)現(xiàn)大面積批量化制造，尤其是卷對卷連續(xù)生產(chǎn)制造,，可以大大降低制造成本,。
但印刷電子技術(shù)也不是完美無缺。首先其不具備傳統(tǒng)硅基微電子制造技術(shù)的高精度與高密度,，而且可印刷的電子材料的性能也要比傳統(tǒng)硅基微電子所依賴的晶體材料差,。另外,，就性能而言，印刷電子不如硅基微電子,，但印刷電子器件與產(chǎn)品的大面積,、柔性化與低成本是硅基微電子所不具備的。
2013年,，市面上相繼出現(xiàn)了可彎曲手機(jī),、透明手機(jī)與電視、大尺寸弧形屏電視,、柔軟如紙的顯示屏,、半透明薄膜太陽能電池、全印刷的電子標(biāo)簽,、谷歌眼鏡與智能手表等,，這些都表明新一代柔性化與個性化電子時代已經(jīng)到來。在國外的一些電子行業(yè)領(lǐng)域,，印刷也已經(jīng)部分取代或全部取代這些行業(yè)領(lǐng)域中傳統(tǒng)需要光刻與刻蝕制造的加工技術(shù)。但印刷電子技術(shù)與傳統(tǒng)制造技術(shù)不是互相取代,，而是互相補(bǔ)充,。
世界產(chǎn)業(yè)的焦點(diǎn)
“國外最近幾年在印刷電子領(lǐng)域呈爆發(fā)增長之勢，在去年11月召開的Printed Electronics USA會議上有2200多人出席會議,，參展公司有160余家,，這正說明國際上看好印刷電子的未來發(fā)展趨勢與市場潛力。”有關(guān)專家說,。但將印刷作為一種電子制造技術(shù)只是在最近10年中開始受到關(guān)注并蓬勃發(fā)展,。
盡管有機(jī)電子從上世紀(jì)80年代開始研究，但與印刷電子有關(guān)的研究論文從2005年以后才開始出現(xiàn),，并在過去幾年迅速增加,。其中一個重要原因是無機(jī)納米材料開始應(yīng)用于印刷電子——這種材料具有遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于有機(jī)電子材料的電荷遷移率。
無機(jī)納米材料的另一個優(yōu)點(diǎn)是環(huán)境穩(wěn)定,，不受空氣中水氧的影響,，電子器件可以在自然環(huán)境下印刷制備。只要將無機(jī)納米材料納米粒子,、納米線,、納米管等制成墨水或油墨，就可以用傳統(tǒng)印刷方式制成各種結(jié)構(gòu),。納米材料本身的性質(zhì)賦予了這些結(jié)構(gòu)以電荷傳輸,、光電轉(zhuǎn)換，傳感,、發(fā)光與顯示等特性,，從而形成各種新型半導(dǎo)體器件,、光電與光伏器件、顯示器件與傳感器件,，大大增強(qiáng)了印刷制備電子器件的實(shí)用性,，拉近了印刷電子與市場的距離。
國外對有機(jī),、柔性與印刷電子技術(shù)的發(fā)展一直非常關(guān)注,，主要工業(yè)發(fā)達(dá)國家在政府層面已經(jīng)推行了多項研究計劃，包括建立國家層面的研發(fā)中心,。
英國在2009年投資2千萬英鎊建立國家印刷電子中心并啟動國家印刷電子發(fā)展計劃,，相繼建立6個與印刷電子塑料電子相關(guān)的研究中心與多家企業(yè);德國涉及有機(jī)與印刷電子的科研單位與企業(yè)超過90余家，2004年就已經(jīng)成立有機(jī)電子協(xié)會;日本在2011年成立先進(jìn)印刷電子技術(shù)研發(fā)聯(lián)盟,，以印刷與薄膜技術(shù)企業(yè)主導(dǎo)印刷電子產(chǎn)業(yè),。
尤其值得一提的是韓國。韓國知識經(jīng)濟(jì)部于2011年提出了一個發(fā)展印刷電子技術(shù)的6年計劃,，從2012年到2018年,，韓國政府將與工業(yè)界共同投資1725億韓元約合10億元人民幣，研究開發(fā)印刷電子的全面解決方案,。韓國政府認(rèn)為,，在過去的20年中已經(jīng)在移動通信與平板顯示領(lǐng)域取得了世界矚目的成績，平板顯示全球老大,，移動通信全球第二,。他們看到印刷電子是一個新的機(jī)會，可能會帶動一大批新的產(chǎn)業(yè),，因此政府出面主導(dǎo)大力推動,。同時，韓國有三星,、LG這樣的電子信息產(chǎn)業(yè)巨頭,，這些大型企業(yè)都對印刷電子極為關(guān)注，都已有內(nèi)部研究計劃,。去年由韓國主辦的國際柔性與印刷電子大會ICFPE,，會議主席就是三星顯示公司的CEO。LG則已在其顯示面板生產(chǎn)線上開始采用噴墨打印工藝,。
我國的創(chuàng)新機(jī)遇
“在無機(jī)納米材料應(yīng)用于印刷電子技術(shù)與產(chǎn)業(yè)化方面,，中國與國外基本處于同一起跑線上。”之所以如此,，有關(guān)專家認(rèn)為是因?yàn)閲庖彩窃诮鼛啄瓴砰_始這方面的研究,，產(chǎn)業(yè)化也剛剛開始，“應(yīng)該說,，中國抓住了這一機(jī)遇,。”
實(shí)際上,，中國工業(yè)界從2009年以來已經(jīng)開始關(guān)注印刷電子。中國印制電路行業(yè)協(xié)會cpca于2009年11月成立了印制電子分會,。2010年4月,，國內(nèi)柔性電路版企業(yè)安捷利公司與復(fù)旦大學(xué)成立了“復(fù)旦—安捷利全印制電子研發(fā)中心”。昆山海斯電子于2010年開發(fā)出了可用于噴墨打印的納米銀導(dǎo)電墨水,。上海銳比利機(jī)電公司于2010年完成了第一代印刷電路板字符噴印機(jī),。
在科技界，中科院蘇州納米所于2009年10月開始籌建印刷電子技術(shù)研究中心,，這是國內(nèi)第一個完全致力于印刷電子科研開發(fā)的團(tuán)隊,。自2010年以來，印刷電子開始在中國成為一個迅速發(fā)展的新興技術(shù)領(lǐng)域,。自中科院蘇州納米所的印刷電子中心之后,，北京印刷學(xué)院、天津大學(xué),、華中科技大學(xué)等高校相繼建立印刷電子研究中心,。北印中源、中科納通,、蘇州納格,，昆山恩幅賽等以印刷電子為主營業(yè)務(wù)的公司也相繼成立。一些基于印刷電子技術(shù)的產(chǎn)品開始出現(xiàn),。例如，北印中源的納米銀漿,，中科納通的印刷RFID標(biāo)簽與地鐵票,，蘇州納格開發(fā)的用于觸摸屏的柔性透明導(dǎo)電膜，昆山恩福賽的印刷紙電池等,。2011年10月,，由北京印刷學(xué)院、中科院蘇州納米所與中科院化學(xué)所等單位發(fā)起了全國印刷電子產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟,。
2010年7月,，由中科院蘇州納米所印刷電子中心發(fā)起組織了首屆全國印刷電子研討會，該研討會至今已連續(xù)舉辦4屆,，參加人數(shù)逐年增加,。首屆研討會只有20余人到會，2013年舉辦的第4屆研討會上參會人數(shù)已達(dá)150余人,。2012年5月,，中國應(yīng)邀出席首屆國際印刷電子標(biāo)準(zhǔn)工作委員會。中國還爭取到了2014年國際柔性與印刷電子大會ICFPE的主辦權(quán),，說明中國印刷電子的發(fā)展已受到全球的關(guān)注,，我國正面臨前所未有的極好機(jī)遇,，發(fā)展印刷電子技術(shù)應(yīng)成為在今后5—10年科技規(guī)劃布局的重要方向與重要領(lǐng)域之一。
“印刷電子作為一個新興領(lǐng)域,，仍然有巨大的創(chuàng)新空間,，如果國家盡快開始對印刷電子新材料及應(yīng)用技術(shù)加以重視，加強(qiáng)政策引導(dǎo),，完全有可能搶占先機(jī),，走出一條自己的創(chuàng)新之路。”專家表示,。
