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中国印刷电子能否“刷”出新兴产业

2014-11-24

                                       《科技日报》记者 陈 磊
                                           2014年11月17日
  

      无需笨重的设备电源、复杂的连接管线,只用在皮肤上“盖个戳”、贴个码,它就与你的身体紧密相连,并能随意地拉伸和扭曲。这种“电子纹身”可以随时记录你的任何体征变化并实时监测血压、体温等各项指标……

      “它已进入临床实验阶段。当然这只是开始,我们下一步将考虑将电子产品植入体内。”近日在北京召开的第五届国际柔性与印刷电子大会上,美国伊利诺伊大学教授John A. Rogers所作的主报告就是《可以在身体内降解的柔性电子产品》。

      然而,柔性与印刷电子的应用不仅仅限于可穿戴医学产品。用印刷机像神笔马良般地打印电子标签、显示器、纸电池等已不是痴人说梦,而是发生在身边的事实,并成为显露于地平线的新兴产业。本次大会,吸引了来自美国、日本、中国等近20个国家和地区的专家以及三星、索尼等公司对中国市场的密切关注。

      “这是我国首次主办国际柔性与印刷电子大会,也是全球唯一的在柔性与印刷电子领域的专业性学术会议。中国印刷电子技术的开发与产业起步不久,但令人兴奋的是,我国与其他先进工业国家基本处于同一起跑线上。”本届大会主席、中科院苏州纳米所印刷电子中心主任、北京印刷学院特聘教授崔铮研究员接受科技日报专访时表示,我国在发展印刷电子伊始就强调基础研究与工程化技术研发并重,在无机纳米材料应用于印刷电子方面,国内研究与国外基本同步,并在某些领域已具有自己的优势。

      但专家们同时呼吁,我国也急需加强顶层设计和规划,让中国在这一战略新兴领域能够与世界同步甚至赶超。

      “理解印刷电子,首先要颠覆传统的印刷概念,可谓‘形似神不似’。印刷电子印刷的不是书本,而是用类似于传统印刷的制造手段印刷电子产品,所使用的墨水是电子油墨。” 新加坡科技局科学与工程研究理事会印刷电子计划主管张婕博士介绍,印刷电子产品具有大面积、柔性化、易于批量化、低成本、绿色环保等一系列优点。作为硅基电子的补充与扩展,其发展前景广阔,可应用于光伏、显示、消费、检测跟综类电子与物联网等众多经济与民生领域。

      “印刷电子真正迅速发展起来是在近几年,其主要原因是无机纳米材料开始应用于印刷电子领域。无机纳米材料,如纳米粒子、纳米线、纳米管等可以较容易地制成墨水或油墨,然后用传统印刷方式制成电子、光电或传感器件,并基本保持无机纳米材料本身的各种优异物理化学性能。”崔铮说,未来的大尺寸柔性显示与照明、大面积薄膜光伏与各类低成本RFID(射频识别标签)、传感器等特性化电子产品都离不开印刷电子技术,而这类产品的市场是巨大的。据市场预测报告显示,全球印刷电子产值到2020年将增加到600亿美元,2030年将达到3000亿美元。

      崔铮特别强调,国外近年来对印刷电子的高度重视,主要源于看到了这一技术向实用化与市场化发展的前景。如,欧洲的框架计划、美国的国防科研项目、新加坡的政府项目,以及韩国知识经济部最近宣布的印刷电子6年发展计划,均对促进该国印刷电子的发展起了关键作用。

      “我国印刷电子发展虽然始于近5年,但由于一开始就关注产业,起步很快。” 崔铮介绍说,2010年至2011年间,中科院苏州纳米所、北京印刷学院等陆续成立印刷电子研发机构。2011年由北京印刷学院等60家单位发起成立了全国印刷电子产业创新联盟,2013年,常州高新区建立了“常州印刷电子产业研究院”。到2014年,全国大约有近百家研发机构和企业开展印刷电子领域研究工作。

      北京印刷电子工程技术研究中心主任李路海介绍,在过去几年中,我国印刷电子产业发展迅速。例如,北京印刷学院几年前就开发了纳微米尺度导电油墨系列产品,其印刷及光电性能及价格在国内外同类产品中占有相当优势,并已通过北印中源公司产业化;中科院苏州纳米所印刷电子中心与国内触摸龙头企业欧菲光成功开发出印刷纳米银的柔性透明导电膜技术,并已应用于平板电脑与笔记本电脑触摸屏,取代目前高成本、高能耗、高污染的ITO透明导电膜;北京中科纳通公司开发出卷对卷柔印纳米银制作RFID天线的新技术,其成本可与目前用高污染腐蚀技术制作的RFID天线相竞争;昆山恩福赛印刷电子公司的开发出集成了印刷纸电池的药品冷链运输温度实时监控标签;昆山海斯电子公司、盐城汉印公司与深圳善营公司都已开发出印刷电子专用的喷墨打印与卷对卷凹版印刷设备。

      据崔铮透露,他领导的印刷电子中心正与清华大学冯雪教授团队合作,研制可穿戴健康监测产品,能及时处理并传输人体脉搏、体温、心跳等信息。

      “亚洲在印刷电子领域很活跃,特别是中国这几年技术发展很快,不仅有像样的设备、材料、器件及产品开始进入市场,发表科研论文的数目与档次也在增加。让国际同行另眼相看。”能够佐证张婕这句话的是:2011年,在韩国国家印刷电子中心的“全球印刷电子研发地图”上还没有标注中国,但到2014年,中国已成功举办了国际柔性与印刷电子大会,大会的28个邀请报告中有8个都来自中国大陆。

      与会专家表示,这次大会无疑将成为推动中国大力发展柔性与印刷电子科研与产业的契机。

      当然,作为一个新兴领域,印刷电子在中国的发展还有很长的路要走。“首先,目前迫切需要政府层面的支持和引导。”李路海认为,我国虽然对印刷电子认识不晚于国外,但在实际操作层面缺乏政府层面的统筹,缺乏系统的发展战略和规划。我国虽然在材料领域较强,但从事可印刷电子油墨材料研发的团队不多,印刷电子设备也主要是从国外购买。

      “中国印刷电子技术的发展需要科技界与工业界的共同参与,需要科学研究与产业化并行。目前的情况是,一些企业热情很高,但科技界对印刷电子研究关注度还不够,主要是国家各类科技计划中都没有列入印刷电子这个方向。”崔铮表示。

      对此,张婕深有同感。她介绍,目前新加坡正由政府支持一个巨大的印刷电子发展计划,科技研究局下属3个国立研究院及高校都参与其中。该计划的主要目标是建立一套完整印刷电子先进材料体系,器件测试,印刷制造工艺与组装,和柔性电子产品开发平台。印刷电子价值链建成直接服务于在新加坡的跨国公司和中小企业,以整合新加坡丰富的产业链。

      此外,李路海还呼吁,要加快相关学科和专业建设。“美国南卡州立大学2010年前就针对传统印刷与印刷电子进行调研,并设立了相关专业。最近美国加利福尼亚和加拿大滑铁卢等地的大学都来我国招印刷电子硕士,相关人才需求十分旺盛。我所在的北京印刷学院从2007年设立印刷电子研究生培养方向,该方向的毕业生就业非常抢手。但遗憾的是,目前国家在全系列学科设置和专门型研发人才培养等方面,尚处于一片空白。”

文章来源: http://digitalpaper.stdaily.com/http_www.kjrb.com/kjrb/html/2014-11/17/content_283575.htm?div=-1

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