8.1.13 印刷电子与印刷光电技术
1.印刷电子技术
印刷电子技术面向国家在节能环保、智能制造、新一代信息技术领域对战略性先进电子材料的迫切需求,支撑“中国制造2025”、“互联网+”等国家重大战略目标,瞄准全球技术和产业制高点,抓住我国“弯道超车”的历史性发展机遇,以高速印刷、柔性、高效率为核心,围绕我国两大支柱产业印刷包装产业和电子产业的转型升级开展研究。目前,印刷与包装系研究团队主导发展的新型印刷与柔性电子技术已广泛服务于传统印刷包装领域和相关新兴领域,推动其转型升级,产生经济效益逾亿元。
过去的五年,印刷电子技术成功实现了对传统印刷行业的转型升级,使其业务范围从传统的纸包装印刷领域拓展到玩具、PCB、薄型电子产品、新型柔性印刷电子标签等高附加值领域。当前,全球500强企业P&G、创科集团等均与印刷与包装系开展合作,开展印刷电子产品研发,推动传统印刷包装行业的转型升级。印刷与包装系印刷与柔性电子技术研发的炫酷系列文化衫,在江苏工业设计周无锡分会场上成为全场最大亮点。此项智能穿戴技术首次实现了在服装织物上的直接印刷生产制造,并可作为各种智能传感器的系统集成基础,进一步提升智能服装的科技创新含量。
利用印刷电子技术研发的SERS芯片以金属油墨为基础,通过高速丝网印刷方式实现SERS基底芯片的制造。采用丝网印刷技术,可大面积、快速制造金属SERS基底,每个基底的间距、形状、尺寸大小都可以通过丝网印刷版进行控制,对承印物基材无要求,通过对多种应用于不同领域材料的检测表明,其技术非常成熟,通过丝网印刷技术可以实现快速生产制造,并可实现定制产品的批量制造,目前,该产品对大部分材料可实现定性和半定量检测,优势明显。印刷电子技术和相关功能印刷的研发和应用逐渐普及极大促进了我国传统印刷技术的革新与发展。
2.印刷光电技术
印刷光电技术是近年来在国外发展较快的一项高新制造技术,是近代材料科学、微电子技术、光学、印刷技术和印刷设备技术的集成,是光电产业未来发展的方向。它采用连续印刷工艺制备电子元件和电子器件,特别适用于制备柔性光电器件。国内外都在大力发展印刷电子技术。近几年,印刷光电团队主要研究将印刷辊対棍高效技术与传感器技术、电致发光技术、太阳能薄膜、印制电路板技术等相结合制备高效柔性光电器件,并将其应用到生物医学、柔性电子显示、民生应用等领域。
根据世界卫生组织提出的对低成本快速医学诊断器件:可负担得起(Affordable)、灵敏(Sensitive)、专一(Specific)、便于使用(User-friendly)、快速(Rapid)、不借助大型仪器(Equipment-free)方便运输(Deliverable)的要求,印刷与包装系提出将印刷电子与生物传感相结合,实现家庭云体检。该生物传感器具有无毒、快速检测、操作简单、体积小、便于家庭测量等优点,同时可以进行大面积、柔性印刷制备,且成本极低,满足了世界卫生组织(WHO)对新型低成本快速生物医学检测的要求,具有很大发展前景。
随着电子产品的快速发展,电容式触摸技术得到了越来越多的关注,其应用领域也在不断扩大。其中,在教育领域方面,触摸式电子发声书得到了更多的关注。它是一种基于电子芯片的新型的电子图书,由扬声器和配套的图书构成。印刷与包装系的团队以导电油墨、磁性油墨及其他可印刷材料为载体,以印刷式电子发声器件为核心,整合了印刷电容式触摸传感器、印刷式薄膜扬声器等自主研发印制化元件,设计和制备了触摸式电子发声书产品。当人手触摸印刷式触摸传感器时,物理信号(人指按压)转化为电信号传递到电路板中处理,并驱动薄膜扬声器工作,完成发声。该产品克服了儿童不识字、盲人无法正常阅读的障碍,在教育方面具有重要意义。
电致发光器件属于超薄型发光光源,光线柔和、均匀稳定,最薄可达0.12mm左右,占用空间小,施工方便,重量轻,可粘贴,可整体发光。同时可根据物体的不同形状制作成凹形、凸形、弧形、圆柱形、方柱体、椭圆体形、不规则形状等,幅面可大可小。它可连续发光达25000~30000小时,维护作业也十分方便。因为即便EL发光片产生破损或分成若干小块,只要保留有电极便能照常发光。通过使用凹版印刷技术将不同的发光材料(单一或组合使用)进行大面积制备,实现了对单一色、多色彩发光膜的制备,将其应用到户外广告显示、柔性显示器等方面,具有重要的实用价值。