印刷电子产品的应用市场

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据Markets&Markets公司的一份报告显示,全球导电油墨、胶黏剂及相关材料的市场规模为20亿美元,在光伏和汽车市场的推动下,到2021年,导电油墨市场的规模将达到39.1亿美元。该报告指出:“导电油墨在太阳能电池板、汽车电路和电子电气设备中广泛应用,有望推动全球导电油墨市场的发展。”

 

汽车行业

IDTechEx公司认为,汽车行业是导电油墨产业增长发展的重要机遇。该公司研究主管卡沙·加法尔扎德表示:“多年来,供应商一直致力于满足 车窗除雾器、安全带按钮和安全气囊弹出装置等对导电浆料的需求,最近这一市场扩展到了汽车座椅传感器和加热器,现在又进一步向触摸屏、模内电子、透明加热器、高温模具材料等其他方面扩展。由此,供应商的当务之急是与汽车OEM厂商或产业链建立合作。”

太阳化学公司先进材料事业部持续看好汽车模内电子应用的发展机会,其全球产品经理约翰·汉纳芬说:“受益于为柔性组合电子产品开发的新型材料和工艺,用于手动、自动转向和检测驾驶员困倦程度检测的传感器提高了安全性,车灯加热器、仪表板显示器和机械开关的替代应用越来越受关注。”

C3Nano公司联合创始人兼首席技术官阿杰·维卡表示:“市场正在推动使用类似我们产品这样的新材料来替换汽车内部的物理按键和其他具有触摸按键的部件。与其他ITO替代品(例如CNT或PEDOT)相比,我们产品的优势在于卓越的光学性能(如透光率、颜色和雾度)。我们也有与透明加热器相关的项目,随着汽车变得更智能、更加自动化,未来将需要更多传感器。”

Nanogap公司技术总监弗兰克·华莱士认为,该领域的另一个增长点是采用银纳米纤维的照明帽开关。杜邦公司营销部经理凯瑞·亚当斯说:“汽车行业一直引领新技术的发展,印刷电子产品也不例外。可成形、可拉伸的材料为汽车内饰提供了3D结构电子产品,这对设计师来说极具吸引力。触摸控制、照明、加热和传感器等,现在都可以无缝集成到注塑的内饰部件中。”Applied油墨解决方案公司的高级销售代表史蒂夫·富山补充说,汽车市场要求尺寸更大、分辨率更高的视觉显示器以及更大的触摸屏,来取代仪表屏。

Brewer科技公司营销经理尼古拉斯·斯凯尔顿表示,印刷电子产品非常适合汽车解决方案,制造商正在为传统按钮和开关技术寻找低成本的、性能稳定的集成解决方案。例如,开关装置可以直接印刷到模制面板中,从而减少零件数量。印刷电子产品的另一个好处是可以将离散的多种元件和线束集成到单个印刷电子产品解决方案中,由此不仅减少了零件成本和数量,而且降低了装配过程中的人工成本。

 

 

医疗行业

Brewer科技公司认为,与汽车行业类似,医疗行业也是推动柔性电子产品发展的重要驱动力之一,可穿戴设备和监测设备是医疗行业最有发展前途的领域。

太阳化学公司的汉纳芬说:“医疗诊断和患者追踪是最早使用该技术的领域。血糖和心脏功能的无创监测,将有力拉动对柔性电子产品的需求。物联网和相应的基础设施都已经在构建,以支持这种预期的需求。这还将促使品牌商支持商品标签和智能表面,提升零售领域的消费者体验度。医疗设备的传感器可能会在短期内领先增长,紧随其后的是消费者品牌。我们已经在这些市场看到了创新的新型印刷传感器,消费者将感受到这种技术发展的可能性,并将进一步推动创新。这也将使配套的制造和设计基础设施逐渐与之匹配。”

C3Nano公司受到保密条款的约束,但可以透露的是,某大型公司与其有一个高度保密的项目,把C3Nano的材料应用到一种创新的医疗设备上。

ChemCubed公司一直在测试用于数字印刷电路的银质导电油墨和电介质,计划用于牙科、内科的传感器和医疗器械的监测设备。公司首席营销官克里斯托弗·布赫表示:“尽管大多数电子印刷产品用于电子设备或相关组件,但为了检测血流(如葡萄糖)或皮肤(如汗液),关于医疗药物应用领域的研究也在增加。”

Nanogap公司的银纳米纤维被用于贴片传感器,帮助医疗、健身和军事行业的生理检测。Applied 油墨解决方案公司对生物传感器所用的银/氯化银油墨和涂料的需求持续增加。

 

产品商业化

C3Nano公司一直在批量生产低电阻的透明导电膜(TCF),这些产品可用于智能白板、大屏显示器等光电器件行业。

SPF公司相信,医疗行业会有更多使用印刷电子产品的机会。从使用RFID技术的血糖检测仪到温度、脉搏和血压传感器,印刷电子产品在为病人检测方面应用很广泛。这些传感器不仅能够更好地维护健康,减少医疗保健成本,还将大力刺激经济发展。印刷电子产品不仅提供了一种快速开发类似设备的方法,还具有低成本、中等规模、快速化生产等优势。

ChemCubed公司预见到柔性电子领域新产品的商业化,他们和不同行业电子产品公司的研发工程师合作,探索先进的制造理念,以提升器件的性能和可靠性,优化尺寸和重量。

Nanogap公司为一些研发设备的油墨配方师提供产品。华莱士注意到印刷照明器材和医疗传感器已经商业化,显示行业外部的触摸传感器和智能表面应用也非常活跃。

汉纳芬说:“人们对可穿戴设备、智能包装和智能标签中加入的电子产品越来越感兴趣,这推动了使用非传统印刷方法高速处理的、柔性材料的研发。人们对电子封装标签和智能标签非常好奇,品牌商也越来越感兴趣。美国和欧洲市场在这方面保持领先。随着传统包装厂低成本电子产品制造能力的发展,产品产量将会增加。市场也需要决定实现哪些功能。”

 

两种客户

NovaCentrix公司的客户分为两种。首席营销官斯坦·法斯沃说:“大部分客户都处于产品或技术研发的早期阶段。这些客户的油墨订购量较少,只有几百克,他们常常在如何使用油墨上有很多疑问,甚至还可能需要帮忙找到印刷、干燥、固化方法及合作伙伴。由于我们已经在这个圈子里建立了关系,如果我们不能满足他们需求,我们很愿意介绍一个合作伙伴去帮助这些客户。

“第二种客户不太常见。这些客户在产品研发上更进一步,可能已经开始产品的全面试验甚至生产。这些客户可能定期订购千克级别的特种油墨,他们的大部分工艺流程已经被证实是成功的。由于我们提供始终如一的高质量产品,客户所需的支持非常少。当他们遇到某种工艺流程或供应商变化时,例如使用一种新型的承印材料,需要加快生产、改造产品或改变功能时,可能要求我们提供支持。在这种情况下,我们会和客户的产品和运营团队紧密合作,对油墨配方作必要调整。这些合作案例成功的关键,不仅在于高质量的油墨产品,可能还需要多方合作,共同推进,来满足客户需求。”

 

其他市场

除了汽车和医疗行业之外,柔性印刷电子产品还应用于其他领域。太阳化学公司的母公司DIC集团最近宣布,他们研发了一种柔软的便携式建筑环境传感器。这代表了一种独特的应用领域可以受益于低成本的柔性印刷电子产品材料和工艺流程,研发出一种可以使建筑所有者和居住者都获得实际价值的解决方案。

太阳化学公司正进一步探究智能包装,包括智能表面在内的最新研究,希望为消费者创造亲密感和参与感,提升消费体验度。纳米银等材料可以促进光伏和半导体封装等许多领域的显著发展,其他的创新也正在筹划中。

IIMAK公司的丹·哈里森认为,人们对低成本的分布式RFID标签印刷能力非常感兴趣。当具备低成本的生产能力时,RFID将快速扩展到现在难以想象的应用领域。多年前,当高质量、低成本的条形码印刷机彻底改变自动识别市场时,就发生过类似的转变。

C3Nano公司起初的关注点是触摸传感器,但他们不会止步于此。现在印刷电子的趋势是将多种功能汇集到一层基板上,降低装置的厚度和成本。这是C3N a n o公司材料的主要优势,也是新设备结构的实现手段。

ChemCubed公司对军事防御、航空航天、太阳能或电池能源和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流程以及电子机械功能集成的市场的兴趣在持续增加。

工业监测和环境监测是两个有发展前景的领域。斯凯尔顿认为,工业监测背后的助推力是,需要根据环境中不同类型的变化,如移动和静止设备的温度和湿度,规划仓库中的设施。在环境监测方面,人们对水井、溪流、湖泊和河流的水质监测器的需求不断增加,希望解决全世界的日常饮用水问题。

(本文刊载于《印刷杂志》202002期)

2021年8月4日 10:50
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