导电油墨及材料市场

咨询机构估计，全球导电油墨、糊料和其它材料的市场价值为20亿美元，到2021年将增长到近40亿美元。根据市场报告，在光伏和汽车市场的推动下，到2021年，导电油墨市场预计将达到39.1亿美元。

 

报告指出，太阳能电池板、汽车电路以及电子与电气设备的广泛应用也有望推动全球导电油墨市场。

 

 

IDTechEx的研究总监Khasha Ghaffarzadeh博士表示，汽车领域正成为导电油墨行业的一个主要增长机会，这使得导电油墨和糊料的总值达到每年20亿美元。“多年来，供应商一直在满足对车窗除雾器、安全带按钮、安全气囊展开器等导电糊料的需求。”他说，“最近，市场扩大到包括座椅占用传感器和加热器。现在正在进一步扩展到触摸屏、模内电子装置、透明加热器、高温模具附加材料等。这使得与汽车OEM/价值链的合作成为大多数供应商的首要任务。”

 

 

太阳化学高性能材料全球产品经理John Hannafin表示，他们公司注意到了汽车模具内电子应用的发展机遇。

 

“对于前灯/尾灯加热器、仪表盘显示和机械开关的替代应用正日益受到欢迎。”他指出。C3Nano公司为汽车工业的服务，其联合创始人兼首席技术官AjayVirkar博士表示：

 

“用于手动/非手动转向和驾驶员疲劳的传感器提高了安全性，并从为柔性混合电子产品开发的新型材料和工艺中获益。”

 

“市场正在推动新材料应用，以替换汽车内部的物理按钮和其它具有触摸功能按钮的部件。”他说，“与其它ITO替代产品（如CNT或PEDOT）相比，我们的优势在于具有优越的光学性能（如传输、颜色和雾度）。”

 

NANOGAP技术总监Frank Wallace表示，该行业的另一个增长领域是结合了公司银纳米纤维的照明帽式开关。

 

“可成形、可拉伸的材料为汽车内饰提供了3D结构电子产品，由此产生的机会对设计师来说是非常有吸引力的。”杜邦公司市场部门经理Kerry Adams指出，“现在，触摸控制、照明、加热和传感器都可以无缝集成到成型内饰件中。”

 

AppliedInk Solutions高级销售代表Steve Toyama补充说：“汽车市场需要更大、分辨率更高的显示器、屏幕以取代物理仪表，还需要更大的触摸屏。”

 

Brewer Science公司的营销经理Nicholas Skelton则表示，印刷电子产品在汽车解决方案中占据着优势地位。“制造商正在寻找将固态元件与传统的按钮和开关技术结合起来的低成本集成解决方案。”他继续说，“例如，开关机构可以直接打印到注塑成型面板上，从而减少组件数量。印刷电子的另一个好处是能将分散的元件和线束集成于单一印刷解决方案中。这不仅降低了部件数量和成本，而且还削减了装配过程中的人工成本。”

 

印刷电子在医疗保健中的应用

 

Brewer Science的Skelton表示，与汽车行业类似，医疗保健是推动柔性电子产品发展的最大动力之一。他指出，可穿戴设备和测试设备是医疗行业中颇具前途的领域。

 

“医疗诊断和患者跟踪似乎在引领潮流，”太阳化学的Hannafin说，“对葡萄糖和一些心脏功能的无创监测创造了大量的需求。当然，物联网和相应的基础设施已在建设中，以支持预期的需求。这一基础设施还将使消费品牌组类能够支持产品层面的标签和智能表面，改善零售领域的消费者体验。”

 

“医疗设备传感器很可能在短期内引领增长，紧随其后的是消费者品牌领域。”他继续补充说，“我们已经在这些市场中看到了创新的新型印刷传感器。消费者正在尝试什么是可能的，并将推动进一步的创新。这也将导致支持性制造和设计基础设施的一致发展。”

 

 

Virkar透露，C3Nano“正在与一家大型企业合作开展一个高度机密的项目，这家大型企业会将我们的材料集成到一个高度创新的医疗设备中”。

 

“我相信医疗保健市场可为印刷电子产品应用提供更多的机会，”SPF-Inc.的Dene Taylor说，“从RFID支持血糖监测仪，到温度、脉搏和血压传感器，印刷电子产品越来越多地被用于患者监测。这种传感器的好处包括有助于保持更好的健康状态、降低医疗成本，并具有强大的经济激励作用。印刷电子产品不仅为此类设备的快速原型制作提供了一种手段，而且还提供了一种低成本、可以快速扩产的中等批量生产能力。”

 

据首席营销官ChristopherK.Booher说，ChemCubed一直在测试其银导电油墨和电介质，以用于牙科和医疗领域的传感器以及医疗设备监测应用中的数字印刷电路。

 

他说：“尽管大多数都与电子设备或组件有关，但越来越多的人询问与药物应用有关的问题，以监测血液中的内部水平（如葡萄糖）或皮肤其它外部输出（如汗液）。”

 

Wallace说，NANOGAP正与军方一起将其银纳米纤维用于医疗保健和健身行业的生理监测贴片传感器。据Toyama介绍，AppliedInk Solutions已认识到对生物传感器用银/氯化银油墨和涂料需求的增长。

 

柔性和印刷电子产品的商业化

 

据C3Nano的Virkar介绍，包含Activegrid的设备在2019年第一季度上市。

 

他补充说：“我们还一直在系列化生产用于大面积应用（智能白板、大型显示器）的低电阻透明导电薄膜（TCF）。”

 

Booher认为，ChemCubed看到新产品正在“间接”地在柔性和电子领域实现商业化。他说：“我们与多个不同市场上的电子企业的开发工程师合作，他们在探索先进的制造理念，以提高部件的性能、可靠性并优化其尺寸或重量。”

 

 

Wallace指出，NANOGAP正在为许多从事未公开应用的油墨生产商提供油墨，他还说他观察到印刷照明和医疗传感器正在商业化，以及包括触摸传感器和智能表面在内的显示器行业以外的活动在增加。

 

“人们对于在日常用品中添加电子设备，如可穿戴设备、智能包装和智能标签越来越感兴趣。”Hannafin说道：“这就要求开发柔性化、并且可以利用非传统印刷技术（如柔印）高速加工的材料。”

 

“人们对电子包装和智能标签也很好奇，品牌所有者也日益表现出更高的兴趣。”他继续道，“美国和欧洲市场似乎遥遥领先，随着传统的包装生产企业开始以更低的成本开发生产能力更高的电子产品，产量可能会增长。市场还需确定要实现哪些功能。”

 

两类客户

 

Novacentrix首席营销官Stan Farnsworth表示，公司有两类油墨客户，其中大多数都处于产品或科学开发的早期阶段。

 

“这些客户订购的油墨量较小（数百克），通常对如何使用这些油墨存在很多疑问，甚至可能需要帮助识别其它系统组件，如打印方法及合作伙伴，以及干燥/固化方法及合作伙伴。”他说，“由于我们在业界建立了良好的关系，如果我们没有合适的产品或能力满足客户的需求，我们愿意并能够引入合作伙伴来支持我们的某个客户。

 

第二种类型不太常见，首席营销官指出，“他们的产品开发已进入到一定深度，可能正在进行全面试点验证、甚至是投产。”

 

“这些客户可能会定期订购数公斤油墨。”Farnsworth继续道，“我们与他们的日常互动一般不会太多，他们的工艺大部分已获得验证。”

 

“由于我们提供的产品非常一致且质量出色，因此所需的支持工作不多。”他补充道，“更可能的情形是，当客户进行某种工艺或供应商变更时，我们会主动要求提供支持，例如使用新类型的基板、需要加快生产速度，或者可能会对产品进行全面改造并更改功能。在这些情况下，我们与客户的产品和运营团队密切合作，以确保对所提供的油墨配方进行任何必要的调整。”

 

“在这些情况下，要获得成功，需要的不仅仅是高质量的油墨产品，还需要与潜在的几个利益相关者密切合作，共同促进客户的需求和产品。”

 

 

其它市场

 

除了汽车和医疗行业，印刷和柔性电子产品还有其它应用途径。太阳化学的母公司DIC Corporation最近宣布开发出一种柔软便携式建筑环境传感器。Hannafin指出：“这一领域提供了一种独特的应用，它可以从低成本的柔性印刷电子材料和工艺中获益，从而开发出一种为建筑业主和住户提供真正价值的解决方案。”

 

Hannafin观察到，太阳化学还在更进一步考察智能包装。“包括智能表面在内的新发明，有望在消费者层面上创造亲密感和参与感，以改善购买体验。”

 

Hannafin说，“纳米材料，如纳米银，可以在广泛的应用领域取得重大进展，包括光伏和半导体封装。其它的创新正在筹划中。很明显，这一领域将有助于推动越来越多与个人的连接。”

 

“人们对低成本的分布式RFID标签打印能力有很大兴趣。”IIMAK的Dan Harrison说，“我们设想，一旦纳入这种低成本的功能，它将推动RFID快速扩散到目前无法想象的应用之中。许多年前就发生过类似的转变，当时高质量、低成本的条形码打印机彻底改变了自动识别行业。”

 

据Booher介绍，Chem Cubed对于军事与国防、航空航天、能源（太阳能与电池）、可穿戴设备领域的供应商和承包商以及探索先进制造工艺和将电子与机械功能整合在一起的任何市场，都具有持续且日益高涨的兴趣。

 

工业与环境监测是Skelton所期待的两个领域。

 

“工业监测的驱动因素是需要仓库根据环境中不同类型的变化（即移动和固定应用的温度和湿度）绘制设施图。”他说，“在环境监测方面，人们对井水、溪流、湖泊和河流的水的监测越来越感兴趣，其目的在于解决世界各地日常饮用水的重大问题。”