印刷電子工業含義
印刷電子工業是由各種印刷電子產品所構成的正在全球范圍快速起步的新興工業。顧名思義,印刷電子產品是電子產品,所不同的是該電子產品的所有元器件或部分元器件(如電阻,電容,晶體管,電源,顯示器,存儲器等)是用印刷的生產方式來完成的。印刷電子(Printed Electronics)又名有機電子(Organic Electronics)或塑料電子(Plastic Electronics)。印刷電子工業所用的印刷技術包括絲網印刷, 柔性版印刷, 照相凹版印刷, 平版膠印和噴墨印刷等。印刷基質材料為紙張, 塑料薄膜和其他任何材料。印刷的漿料是功能性的導電或光學材料。印刷電子技術的核心就是具有導電或光學性能的功能性材料或漿料。和傳統的電子產品相比,印刷電子產品一般是二維空間的, 具有柔性,可卷曲,環保和低價超值等特征。
印刷電子是一個正在全球悄悄地快速發展的新的工業。印刷電子工業是未來10至20年全球工業和經濟發展的重要增長領域。2011年的印刷電子工業全球市場價值只有24億美金,主要來自電子書和部分電子視頻標簽等的應用。但2021年印刷電子工業的市場值將達到千億美金以上(from IDTechEx),已遠遠超過現在的3000億美金的以硅為基礎的微電子工業的全球市場值。
印刷電子技術的發展歷史和其在中國在經濟轉型中成為高科技國家的重要性。
現代電子產品的發展都是以半導體材料硅為基礎建立起來的。隨著現代通信信息技術的快速發展,對半導體材料硅制作的芯片有了越來越多的要求,特別是對芯片的價格提出了更高的要求。可是受到大自然原材料量的限制,特別是生產加工條件的制約,制作芯片的半導體材料硅的價格已無法大幅度下降。而科學家們也早就開始了替代品的研究,2000年獲得諾貝爾化學獎的Alan J. Heeger, Alan G. MacDiarmid, and Hideki Shirakawa在1977年就發明了高導電性能的有機聚合物(oxidized, iodine-doped polyacetylene)。可以這么說印刷電子技術的發展就是在該發明的基礎上建立起來的。經過幾十年的發展,基于有機聚合物的印刷電子已完成其大部分的基礎研究,有機半導體聚合物材料的遷移率已達到或超過傳統硅半導體材料的遷移率,人類就這樣開始了新一代產業革命。
有機半導體材料的可印刷性也決定了印刷電子產品制作的成本。設想一下如果我們能以每小時80公里生產報紙一樣的速度來生產電子產品,那么我們就能以很低的價格快速地生產智能標簽,顯示器,電池,晶體管以及眾多通信系統,這將完全改變我們整個社會發展的進程和軌跡。
現在印刷電子產品將以新的姿態(環保,柔性,薄,超值低價),逐步取代部分傳統電子產品,更重要的是創造了新一代有利于通信信息技術發展的新產品。
在過去的十多年里,中國政府堅定不移地扶植和支持公司的技術革新,如通信技術的巨人華為,國際互聯網工業的領先者阿里巴巴和百度。政府的支持使這些公司在其工業早期發展中已給我們國家帶來了豐厚的利益,同時提高了在該技術在國際領域的競爭力,增強了商業活力和提供了很多社會就業崗位。被認為是續IT時代后下一個經濟增長點,并且在10年時間里將產生4500億美金的市值的的印刷電子工業必將成為中國政府另一個新的扶植和支持點,印刷電子工業也必將成為中國走向技術強國的絕佳機會。同時掌握新一輪世界經濟新增長點的技術也必將能對中國經濟的持續發展帶來重要的意義。
薄膜印刷紙電池應用介紹
薄膜印刷紙電池技術是由張霞昌發明的。該技術曾獲得世界經濟論壇Davos頒發的世界技術先鋒大獎。在世界印刷電子領域享有很高的聲譽。
薄膜印刷紙電池的產品特點是:柔軟,輕巧,微薄,電量與紐扣電池相當而且對環保更友善。獨特的產品性質使得這種電池也被稱為“未來型電池”。該紙電池為一次性使用,我們的紙電池可以根據用戶的需要來定制大小,厚度和形狀以及調整電池的正負極位置等,同時可提供3V以上的薄膜印刷紙電池。
紙電池的應用集成服務就是將紙電池集成到終端應用產品上去。使終端應用產品能在大規模生產線上和紙電池生產一次完成。薄膜印刷紙電池的終端產品包括有源或半有源型的RFID電子標簽,標簽傳感器,智能卡和智能包裝,醫用電子藥貼和化妝品等等。薄膜印刷紙電池主要為這些終端產品提供電能。這一技術在中國的生產和推廣,也為中國填補了空白。
應用印刷電子產品的應用領域是非常廣泛的。但凡薄膜類的電子產品,都是其最佳的應用領域。目前已經或將要進入市場的印刷電子產品主要是電子標簽,其中包括電子顯示器標簽,電子射頻標簽,微傳感器電子標簽,智能標簽等。這些電子標簽的主要用途如下:
微傳感器電子標簽可用于在冷鏈物流和存儲中對食品和藥品進行質量檢測,在人體進行生物參數和物理狀態的檢測以便于對人體生理和醫學參數采集及分析為切入點面向家庭和社區開展遠程醫療服務。微傳感器電子標簽還可用于對貴重物品的防盜管理等。
電子射頻標簽可用于人流管理和物聯網中的物流管理
電子智能標簽可提高包裝性能。如在人類使用的藥品上,有提醒病人用藥的時間和防止多用藥的功能,同時可以記錄用藥后的基本反映。
用于冷鏈物流和存儲中對食品和藥品的電子顯示器標簽可使得用戶很方便地了解食品和藥品的質量問題,另外電子顯示器標簽還可作為防偽標簽以保護企業的利益。
除電子標簽這個新產品外,印刷電子的新產品還包括1)智能卡,2)化妝品和藥品的貼膜,3)電子地圖,電子書,電子雜志和電子報子等。
(更多應用請參閱www.ksfpe.com)
印刷電子的新機會和新挑戰
近年來,中國印刷電子產業也有了很大的發展。這要歸功于中國政府的吸引人才和走技術道路的新政策。許多在印刷電子領域做出很多成就的華人學者先后從歐美國家回到了中國,將不少技術帶到了中國,并在國外研究的基礎上在中國開始了新的創新和開拓。有些科學家在中國的大學里從事創新工作,有些科學家在中國開始了印刷電子產品開發的工作。
這些創新和新產品開發包括1)電子油墨,2)柔性顯示器,3)印刷邏輯器,4)印刷紙電池等。但是總體上講,產業的系統性和分布性不夠完善,印刷電子領域的專家也還是嚴重缺乏的。更重要的是關鍵性大部分技術仍然在歐美公司和研究機構掌握之中,有些了解或掌握某些技術的科學家是回國了,但由于知識產權的問題,無法真正地將那些技術在中國產業化。
雖然我們前面的道路是艱難和富有挑戰的,我相信在中國政府以及相關科技部門的大力支持下,中國的印刷電子工業產業將翻開新的篇章,我們愿意為中國經濟新的增長點貢獻自己的力量,共同步入中國印刷電子工業產業的春天。
本文作者張霞昌簡介:
1. 1987年獲得上海華東理工大學的生物工程碩士學位
2. 1995年獲得芬蘭Aalto大學工程博士學位
3. 2002年創建Enfucell公司(www.enfucell.com)
4. 幾十項發明專利的發明人
5. Enfucell公司薄膜印刷紙電池的發明人,被稱為紙電池之父。
6. 發明的技術獲得世界經濟論壇頒發的“2007科技先鋒”獎。
7. 2007年3月在由鳳凰衛視主辦的“世界因你而美麗-2006影響世界華人盛典”過程中, 被全球十家華人媒體推舉為2006年最有影響力的華人之一
8. 2008年榮獲北歐最大科技村OTANIEMI 2007年年度人物獎。
9. 2009年“超薄型軟電池在中國的應用和市場開發”創業計劃書,榮獲中國科技創業計劃大賽精英獎。
10. 2010年上海世博會芬蘭形象大使。
11. 2011年國務院僑辦重點創業團隊獎等
12.2010年和2011年分別在寧波和昆山建立生產基地。(www.ksfpe.com)
