柔性電子印刷技術(shù)的簡(jiǎn)單介紹

柔性電子是將無(wú)機/有機器件附著(zhù)于柔性基底上，形成電路的技術(shù)。相對于傳統硅電子，柔性電子是指可以彎曲、折疊、扭曲、壓縮、拉伸、甚至變形成任意形狀但仍保持高效光電性能、可靠性和集成度的薄膜電子器件。

美日韓等國已戰略布局柔性電子項目， 其在高精尖領(lǐng)域將長(cháng)期保持高速增長(cháng)態(tài)勢，也是我國應該盡量抓住的歷史機遇。

柔性電子常用材料

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柔性基底

為了滿(mǎn)足柔性電子器件的要求，輕薄、透明、柔性和拉伸性好、絕緣耐腐蝕等性質(zhì)成為了柔性基底的關(guān)鍵指標。

常見(jiàn)的柔性材料有： 聚乙烯醇( PVA ) 、聚酯 ( PET ) 、聚酰亞胺 ( PI ) 、聚萘二甲酯乙二醇酯( PEN ) 、紙片 、紡織材料等 。

聚亞酰胺材料具有耐高溫、耐低溫、耐化性與良好電氣特性的優(yōu)點(diǎn)，是柔性電子基本最具潛力的材料，唯在柔性基材選擇上除了耐高溫的特性要考慮以外，柔性基板的光穿透率、表面粗糙度與材料成本都是選擇須考慮的因素。

聚二甲基硅氧烷（PDMS）也是被廣泛認可的柔性材料，它的優(yōu)勢包括方便易得、化學(xué)性質(zhì)穩定、透明和熱穩定性好等。尤其在紫外光下粘附區和非粘附區分明的特性使其表面可以很容易地粘附電子材料。

PET雖然轉化溫度低，約70~* 0℃之間，但是PET價(jià)格低廉，光穿透性佳，是透明導電膜性?xún)r(jià)比很高的材料。

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金屬材料

金屬材料一般為 金銀銅等導體材料，主要用于電極和導線(xiàn)。對于現代印刷工藝而言，導電材料多選用導電納米油墨，包括納米顆粒和納米線(xiàn)等。 金屬的納米粒子除了具有良好的導電性外，還可以燒結成薄膜或導線(xiàn)。

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有機材料

大規模壓力傳感器陣列對未來(lái)可穿戴傳感器的發(fā)展非常重要?；趬鹤韬碗娙菪盘枡C制的壓力傳感器存在信號串擾，導致了測量的不準確，這個(gè)問(wèn)題成為發(fā)展可穿戴傳感器最大的挑戰之一。

由于晶體管完美的信號轉換和放大性能，晶體管的使用為減少信號串擾提供了可能。 因此，在可穿戴傳感器和人工智能領(lǐng)域的很多研究都是圍繞如何獲得大規模柔性壓敏晶體管展開(kāi)的。

傳統上用于場(chǎng)效應晶體管研究的p型聚合物材料主要是噻吩類(lèi)聚合物，其中最為成功的例子便是聚（* -己基噻吩）（P* HT）體系。 萘四酰亞二胺和苝四酰亞二胺顯示了良好的n型場(chǎng)效應性能，是研究最為廣泛的n型半導體材料，被廣泛應用于小分子n型場(chǎng)效應晶體管當中。

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無(wú)機半導體材料

以ZnO和ZnS為代表的無(wú)機半導體材料由于其出色的壓電特性，在可穿戴柔性電子傳感器領(lǐng)域顯示出了廣闊的應用前景。

比如有一種基于直接將機械能轉換為光學(xué)信號的柔性壓力傳感器被開(kāi)發(fā)出來(lái)。 這種矩陣利用了ZnS:Mn顆粒的力致發(fā)光性質(zhì)。

力致發(fā)光的核心是壓電效應引發(fā)的光子發(fā)射。

壓電ZnS的電子能帶在壓力作用下產(chǎn)生壓伏效應而產(chǎn)生傾斜，這樣可以促進(jìn)錳離子的激發(fā)，接下來(lái)的去激發(fā)過(guò)程發(fā)射出黃光。

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碳材料

柔性可穿戴電子傳感器常用的碳材料有碳納米管和石墨烯等。 碳納米管具有結晶度高、導電性好、比表面積大、微孔大小可通過(guò)合成工藝加以控制、比表面利用率可達100%的特點(diǎn)。

石墨烯具有輕薄透明，導電導熱性好等特點(diǎn)。在傳感技術(shù)、移動(dòng)通訊、信息技術(shù)和電動(dòng)汽車(chē)等方面具有極其重要和廣闊的應用前景；

在碳納米管的應用上，利用多臂碳納米管和銀復合并通過(guò)印刷方式得到的導電聚合物傳感器，在1* 0%的拉伸下，導電性仍然高達20S/cm。

當碳納米管和石墨烯綜合應用時(shí)，可以制備高度拉伸的透明場(chǎng)效應晶體管。其結合了石墨烯/單壁碳納米管電極和具有褶皺的無(wú)機介電層單壁碳納米管網(wǎng)格通道。由于存在褶皺的氧化鋁介電層，在超過(guò)一千次20%幅度的拉伸-舒張循環(huán)下，沒(méi)有漏極電流變化，顯示出了很好的可持續性。

柔性電子的應用領(lǐng)域

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柔性電子顯示

柔性電子顯示器是在柔性電子技術(shù)平臺上研發(fā)出來(lái)的全新產(chǎn)品，是由柔軟材料制成，可變型可彎曲的顯示裝置。目前可實(shí)現柔性顯示模式（電子紙技術(shù)、LCD、OLED等）制作在柔性基板上的顯示器件，比如可書(shū)寫(xiě)的電子書(shū)、U盤(pán)容量顯示等。

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柔性?xún)δ?

柔性?xún)δ苁菍⒂袡C/無(wú)機材料電子器件制作在柔性/可延性塑料或薄金屬基板上的新興儲能技術(shù)，以其獨特的柔性/延 展性以及高效、低成本制造工藝，在信息、能源、醫療、國防等領(lǐng)域具有廣泛應用前景， 現已成功應用于柔性電子 顯示器、有機發(fā)光二極管OLED、印刷RFID、薄膜太陽(yáng)能電池板、電子用表面粘貼等。

比如三星做的一種可折疊的210毫安/時(shí)小電池，用在可穿戴設備里，電池本身的厚度可以做到0.* 毫米厚，能夠在人的手腕吉印通 行* 萬(wàn)次的彎曲折疊，而且不出現任何的故障。

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柔性醫療電子

柔性醫療電子基本特征是將各種電子元器件集成在柔性基板之上，從而形成皮膚狀的柔性電路板，像皮膚一樣具有很高的柔韌性和彈性。

柔性醫療電子可與人體組織長(cháng)期自然融合，能精準測量醫學(xué)指標，如體溫、呼吸、血壓、心電等，為大數據醫療提供實(shí)時(shí)基礎數據。

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柔性電路板

柔性電路板（Flexible Printed Circuit 簡(jiǎn)稱(chēng)FPC）是 以聚酰亞胺或聚酯薄膜為基材制成的一種具有高度可靠性，絕佳的可撓性印刷電路板。具有配線(xiàn)密度高、重量輕、厚度薄、彎折性好的特點(diǎn)，完美地契合了輕薄化、小型化的發(fā)展主旋律。

FPC行業(yè)由日美韓主導，近年來(lái)生產(chǎn)成本增加促使FPC產(chǎn)業(yè)重心逐漸轉向國內。

FPC處于電子產(chǎn)業(yè)鏈的中上游，其直接原材料上游為撓性覆銅板FCCL，下游為終端消費電子產(chǎn)品。

目前日資企業(yè)以先發(fā)優(yōu)勢占據產(chǎn)業(yè)鏈上游的主導地位，國內起步較晚，相對較為弱勢。

近幾年柔性電子市場(chǎng)迅速擴張，成為一些國家支柱產(chǎn)業(yè)，在信息、能源、醫療、國防等領(lǐng)域具有廣泛的應用前景。

來(lái)源：國化新材料