年度柔性和印刷电子纵览

来源:荣格

发布时间:2018年11月18日下午 09:11:40

印刷电子在显示器、传感器和其它多个应用领域实现增长

柔性及印刷电子产品为那些可以改变我们生活的应用提供了大好的发展机遇。市场对兼具硅基印刷技术和低成本制造工艺优势的混合电子产品的兴趣,正促使这些新产品进一步走向主流。



传感器是柔性混合电子技术快速发展的领域之一。血糖试纸较早在市场取得了成功,现在,传感器也在更多商业和工业领域获得了机会,包括医疗、汽车、航空航天以及化妆品和包装等等。像欧莱雅、通用电气和波音等制造商都在他们的产品中使用了柔性电子技术。

美国柔性混合电子研究所NextFlex的执行董事Malcolm Thompson表示:“我必须指出,传感器的应用在数量和多样性上都实现了巨大的增长——它在监测各种事物方面有广泛的应用空间。”

最终,物联网会需要数十亿的传感器来监控食物、药物、鲜花和其它易腐烂物品的温度、湿度,以确保其质量和产品可靠性。Gartner, Inc.预测指出,2017年全球将有84亿联网设备投入使用,同比2016年增长311%,并将会在2020年达到204亿。而RFID是这一领域的核心技术。

在过去一年中,采用柔性和印刷电子技术解决方案的其它商用产品还包括葡萄酒和白酒。其中包括利用近场无线通讯技术(NFC)与客户交流的Barbadillo和Astral Lights。可穿戴设备则是柔性及印刷电子技术正在增长的另一个领域。

在显示器方面,凭借 DIC 公司和Nanosys在CES 2018上展示的合作,喷墨印刷量子点显示器也进一步走向了现实。

有机发光二极管(OLED)一直以来都被认为是可以大规模生产的领域(手机天线已经打印被打印出来)。举个例子,Universal Display对位于俄亥俄巴伯顿的PPG制造厂投资了1500万美元,以便将其磷光发射器产品UniversalPHOLED的商业化产能翻倍。有机光电领域的专业生产企业Heliatek,也是在过去一年中扩大生产业务的企业之一。

作为世界五大化妆品企业之一,欧莱雅2016年销售额达到了310亿美元。纵观欧莱雅的技术孵化器及其研发团队,该公司一直在为化妆品市场创造新产品,包括My UV Patch——一种用于监测紫外线吸收的可拉伸皮肤传感器。这是欧莱雅在欧莱雅护肤品牌理肤泉与MC10 Inc.的合作下,创造的一个智能产品。

“我的团队——欧莱雅技术孵化器,与可穿戴技术公司MC10一起开发了My UV Patch。MC10在健康和生物医疗粘合剂领域的专业能力,使传感器用超薄、可拉伸粘合剂成为可能。”欧莱雅全球技术孵化器副总裁Guive Balooch表示,“购买欧莱雅护肤品牌理肤泉的防晒霜会附赠免费的贴片。My UV Patch将创新技术与欧莱雅对于皮肤科学的广泛研究和理肤泉提升消费者防晒安全行为的使命结合在了一起。”

由于消费者意识到阳光对于皮肤的影响变得日益重要,因此贴片是监控皮肤的一个非常好的途径,但关键在于让它不显得突兀。Balooch认为欧莱雅恰恰是如此做的。

“我们需要创造一款不会干扰用户日常生活的可穿戴设备——它必须是非常舒适、柔软并且轻薄。”他说,“多数可穿戴设备都是随戴随脱的配件,并且有些不能适应所有的活动。所以我们的主要挑战是要创造一款类似于第二层皮肤一样的传感器,同时它还需非常高效和准确。”

波音公司研究和技术部门波音公司研究和技术部门技术人员兼NextFlex研究员Robert Smith博士表示,波音公司研究和技术部门已经确定了一系列将受益于柔性及印刷电子集成传感器的应用领域。

“波音公司研究和技术部门正专注于柔性传感器在工厂运营、附加传感器的使用,以增强数据采集服务并提升产品健康监测。从工程的角度来说,人们总是热衷于从运行平台或测试中获取更多数据。”Robert Smith博士补充说,“如今,收集数据方面的一项限制是数据采集传感器的分布式特性,它必须接入各个物理位置;进行数据、动力和控制布线以及连接数据收集和处理所需的大规模集成任务。”

“随着柔性混合电子的出现,将电源、通信、处理和传感器功能集成到柔性、形状合适的单个设备上正变得值得期待。”Robert Smith博士继续说,“这一目标实现的障碍在于,是否能够获得可以通过印刷方式生产的传感器类型。波音公司研究和技术部门认为,这是一个具有巨大增长空间的领域,存在大量尚未挖掘的数据采集传感器新架构的潜力,涉及新的模式、尺寸、重量和节能结构。”

智能包装最终将受益于柔性及印刷电子产品。太阳化学电子材料全球商业和战略计划总监Roy Bjorlin将智能包装视为品牌所有者与消费者进行沟通的一种方式,不管是涉及产品信息、优惠券、游戏还是其它项目。

“通过社交媒体、移动设备、可穿戴设备等等,全球数字化连接前所未有的密切,” Bjorlin说,“通过沟通、吸引顾客、管理库存系统等等,智能包装可以改变零售商、品牌所有者与消费者有关产品的互动方式。”

Brewer Science的区域客户经理Dominic Miranda表示,他的公司认为柔性及印刷传感器存在巨大增长机遇。“Brewer Science的InFlect系列传感器包括柔性热敏电阻、湿度和弯曲传感器,为市场提供了快速、轻量化、低功耗的解决方案,” Miranda补充说,“这些柔性传感器可以贴合不规则的表面, 在传统刚性传感器无能为力的区域进行传感。Brewer Science目前正在开发环境监测用的新型空气(气体/VOC)和水(pH/离子电导率)传感产品。”

“传感器应用的多样性是惊人的,”Thompson说,“它们的价格不能太昂贵,这样就适合大规模生产。并且它们被设计成消耗品,其本质上是可生物降解的,以便进行循环。这会是一个很棒的商业模式。基本上传感器的应用潜力几乎是无限的。”

2017年最吸引人的印刷电子产品

柔性及印刷电子产品制造商在2017年步入商业化的过程中,取得了一些有趣的进展, 有前景的产品要么进入市场,要么接近于投放市场。以下是列出的五种有趣的技术,它们要么已经进入市场,要么正在接近商业化。(按字母顺序排列)

◆博世 - EcoSilence驱动洗衣机

博世推出了新的EcoSilence驱动洗衣机,内含更为节省水电的ActiveWater水管理系统。它还提供了一个OLED触摸屏,除了其它功能之外,用户还可以预先设定清洗循环开始的时间。

◆Cartamundi - 具备NFC功能的游戏卡

PING(Printed Intelligent NFC Game Cards and Packaging)联合体的目标是通过RFID实现智能印刷对象的商业化生产。世界游戏卡制造领先企业Cartamundi正在与imec、PragmatIC、Smartrac、TNO和Van Genechten包装公司合作开发这些薄而柔韧的集成电路。PING获得了欧洲电子元器件和系统论坛(EFECS 2017)颁发的创新产品奖。

◆通用电气 & Optomec–涡轮叶片的应变传感器

维护用于工业燃气轮机的涡轮叶片十分昂贵。通用电气公司现在使用Optomec的气溶胶喷射技术,将由陶瓷材料制成的被动应变传感器直接印刷在涡轮叶片上。这些传感器用于检测金属疲劳和蠕变,这些问题可能导致代价高昂的高风险故障。在与Optomec合作之前,GE每隔7500小时就必须取出叶片。自从Optomec开始生产这些传感器以来,GE只更换了一支叶片。

◆Information Mediary 公司- 医用注射器包装

Information Mediary公司生产的Medic Syringe Pack (医用注射包)获得了CPES2017产品创新奖。该产品采用了NFC技术,通过将温度监控的智能包装与印刷电子跟踪装置连接起来,得以记录每支注射器的实时信息,从而获得患者是否真的在使用该药物的数据。IMC目前已售出100多万台,新产品正在开发中,包括IMC的医用智能泡罩和注射器,以帮助改善患者的健康状况。

◆欧莱雅 –My UV Patch

欧莱雅一直在为化妆品市场创造新产品,包括My UV Patch——一种用于监测紫外线吸收的可拉伸的皮肤传感器。据公司报告显示,自从心形贴片推出以来,已经成功售出超过一百万枚。

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