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中國印刷電子領(lǐng)域的先行者、中國科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所(以下簡稱蘇州納米所)研究員崔錚博士介紹說，從技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域來看，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。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，可以實(shí)現(xiàn)大面積批量化制造，尤其是卷對卷連續(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信息電子器件有可能通過印刷制造的希望，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真空蒸發(fā)來制備電子器件，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)光材料開始出現(xiàn);另一方面，無機(jī)納米材料開始進(jìn)入印刷電子領(lǐng)域，印刷電子才迎來了真正的春天。
碳納米管、石墨烯、納米形態(tài)的銀與銅等無機(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，對無機(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)境下通過印刷制備。因此只要將無機(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。
憑借在國外微納加工領(lǐng)域整整20年的工作經(jīng)歷，崔錚博士看到了印刷電子的優(yōu)勢和發(fā)展?jié)摿Α?009年10月，崔錚博士入選中組部第2批“千人計(jì)劃”并全職加盟蘇州納米所?；貒?，崔錚博士立即在蘇州納米所著手籌建當(dāng)時(shí)國內(nèi)第一個(gè)印刷電子技術(shù)研究中心?，F(xiàn)在，印刷電子中心已經(jīng)發(fā)展成為擁有60余名研究人員的強(qiáng)大團(tuán)隊(duì)，形成了從電子墨水材料、印刷電子工藝與裝備到印刷電子器件封裝與工程化開發(fā)的全產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)研發(fā)布局。在應(yīng)用方面，印刷電子中心聚焦于印刷薄膜晶體管、印刷光伏與發(fā)光以及印刷電子電路等領(lǐng)域，特別強(qiáng)調(diào)研發(fā)與市場應(yīng)用需求的緊密結(jié)合。在印刷電子中心的諸多研發(fā)成果中，最值得驕傲的一項(xiàng)成果就是全新的柔性透明導(dǎo)電膜制備技術(shù)。
作為觸摸屏中最核心的材料，透明導(dǎo)電薄膜一直主要采用氧化銦錫(ITO)制作。然而隨著近年來觸摸屏的大規(guī)模普及應(yīng)用，該材料中的稀土材料銦出現(xiàn)了巨大的供應(yīng)缺口。除ITO材料外，碳納米管、石墨烯和導(dǎo)電高分子等也可以制作透明導(dǎo)電薄膜，但透明導(dǎo)電薄膜的導(dǎo)電性與透光性“此消彼長”的弊端一直得不到消除。目前已開發(fā)的透明導(dǎo)電膜都存在電阻過大、在大尺寸顯示屏中觸控靈敏度下降的問題。此外，傳統(tǒng)觸摸屏制作離不開導(dǎo)電層沉積、光刻腐蝕制作觸控圖形電極與邊緣引線印制這3個(gè)基本步驟，非常依賴光刻與腐蝕工藝。已有的金屬網(wǎng)柵型透明導(dǎo)電膜其金屬導(dǎo)電圖案附著于基底材料的表面。由于制備在表面的金屬層厚度有限，要增加金屬網(wǎng)柵的導(dǎo)電性，就必須增加金屬網(wǎng)線的寬度。這不僅會降低導(dǎo)電膜的透光性，而且會影響觸摸屏的外觀。
而崔錚博士及其研究團(tuán)隊(duì)研發(fā)的嵌入式納米材料印刷金屬網(wǎng)柵柔性透明導(dǎo)電膜則不存在這些問題。嵌入式印刷技術(shù)可以在不增加網(wǎng)線寬度的情況下，通過控制納米銀的埋入量控制導(dǎo)電性，其導(dǎo)電性比傳統(tǒng)ITO柔性透明導(dǎo)電膜高百倍以上，而且透光性與可撓性均更為優(yōu)秀。從制備工藝上來看，嵌入式金屬網(wǎng)柵制備技術(shù)也是別具一格。崔錚博士及其研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)的金屬網(wǎng)柵制備技術(shù)可以將傳統(tǒng)觸摸屏制作的3個(gè)步驟合并為一步完成，而且可以實(shí)現(xiàn)卷對卷連續(xù)印刷制備。在機(jī)器的一端輸入基底膜材料，就能像印刷報(bào)紙一樣從另一端印刷出專為各種觸摸屏定制的透明導(dǎo)電膜。該項(xiàng)技術(shù)一問世就被觸摸屏業(yè)界公認(rèn)為一項(xiàng)革命性技術(shù)，徹底顛覆了傳統(tǒng)觸摸屏的生產(chǎn)方式。
