印刷電子：現(xiàn)代印刷術(shù)

【中國(guó)包裝網(wǎng)訊】我們對(duì)觸摸屏毫不陌生，只須在手機(jī)觸摸屏上輕輕一點(diǎn)、一按或是一劃，就可以獲得所需的信息。但很多人不知道的是，觸摸屏也可以像報(bào)紙一樣印刷出來(lái)，所利用的便是印刷電子技術(shù)。這種新型“印刷術(shù)”與傳統(tǒng)意義上的印刷技術(shù)原理大體相同，但使用的“油墨”是具有導(dǎo)電、介電或半導(dǎo)體性質(zhì)的材料，印刷對(duì)象則是電子產(chǎn)品。

中國(guó)印刷電子領(lǐng)域的先行者、中國(guó)科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所(以下簡(jiǎn)稱(chēng)蘇州納米所)研究員崔錚博士介紹說(shuō)，從技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域來(lái)看，凡是能夠用印刷方法取代傳統(tǒng)電子學(xué)制造方法的領(lǐng)域都可以歸入印刷電子的范疇。印刷電子以及與之相關(guān)的有機(jī)電子、塑料電子、柔性電子、紙電子、透明電子、紡織電子等形成了一類(lèi)完全不同于硅基微電子的新型電子技術(shù)與產(chǎn)品?！坝∷㈦娮硬⒉荒苋〈杌㈦娮樱切纬苫パa(bǔ)?！?崔錚博士說(shuō)。與硅基微電子不同的是，一方面，印刷電子器件與基底材料無(wú)關(guān)，能夠在各種基材上制備，包括各種柔性基底材料，因此具有柔性化的特征;另一方面，印刷電子器件又保留了傳統(tǒng)印刷的優(yōu)勢(shì)，可以實(shí)現(xiàn)大面積批量化制造，尤其是卷對(duì)卷連續(xù)生產(chǎn)制造，能夠大大降低制造成本。由于印刷電子能耗低、材料消耗少，無(wú)腐蝕工藝，因此其制造方法本身還具有綠色環(huán)保特征。

事實(shí)上，當(dāng)有機(jī)導(dǎo)體與半導(dǎo)體材料被發(fā)現(xiàn)時(shí)，人們的確看到了未來(lái)信息電子器件有可能通過(guò)印刷制造的希望，因?yàn)橛袡C(jī)材料一般可以制備成溶液形態(tài)，使其具有印刷油墨的特征，因此可以通過(guò)印刷導(dǎo)體與半導(dǎo)體材料制備晶體管。但有機(jī)電子材料中只有一部分有機(jī)小分子材料具有較好的電子學(xué)性能，而這些有機(jī)小分子材料必須通過(guò)真空蒸發(fā)來(lái)制備電子器件，這在一定程度上限制了印刷電子的迅速發(fā)展。在過(guò)去5年中，一方面，有機(jī)電子材料在不斷進(jìn)步，高穩(wěn)定性高電荷遷移率的有機(jī)半導(dǎo)體材料與可溶液化加工的有機(jī)發(fā)光材料開(kāi)始出現(xiàn);另一方面，無(wú)機(jī)納米材料開(kāi)始進(jìn)入印刷電子領(lǐng)域，印刷電子才迎來(lái)了真正的春天。

碳納米管、石墨烯、納米形態(tài)的銀與銅等無(wú)機(jī)納米材料都具有比有機(jī)電子材料更好的電子學(xué)性能，對(duì)無(wú)機(jī)納米材料進(jìn)行墨水化處理也要比尋找新型高性能有機(jī)電子材料容易得多。最重要的是，無(wú)機(jī)納米材料具有良好的環(huán)境穩(wěn)定性，不受空氣中水分子和氧氣的影響，電子器件可以在自然環(huán)境下通過(guò)印刷制備。因此只要將無(wú)機(jī)納米材料制成墨水或油墨，就可以用傳統(tǒng)印刷方式制成各種結(jié)構(gòu)。通過(guò)印刷方式將這些納米材料集成到各種傳統(tǒng)電子與光電器件中，所形成的電子器件既保留了納米材料的納米尺度特性，又體現(xiàn)了印刷制備技術(shù)的大面積、柔性化與低成本特征。納米材料本身的性質(zhì)賦予了這些結(jié)構(gòu)以電荷傳輸、光電轉(zhuǎn)換，傳感、發(fā)光與顯示等特性，從而形成各種新型半導(dǎo)體器件、光電與光伏器件、顯示器件與傳感器件，大大增強(qiáng)了印刷制備電子器件的實(shí)用性，拉近了印刷電子與市場(chǎng)的距離。如今，印刷電子已經(jīng)在觸摸屏、柔性顯示與照明、薄膜太陽(yáng)能電池、電子“皮膚”、紙電池以及智能標(biāo)簽等多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)揮著作用。