印刷电子产品便宜到10美分


  廉价的印刷感应器、晶体管和存储设备,速度或容量无法媲美硅装置,但可以促使这些传感器被广泛使用在某些今天看起来并不合算的地方。这种一次性的设备可以用于监视和存储信息,反映药物温度,食品的安全性,都是指在运输过程中,也可以反映空气质量。

  施乐公司(Xerox)旗下帕洛阿尔托研究中心(Palo Alto Research Center:PARC)的研究者们已经开发出一套材料,可用于制造印刷电子器件,包括传感器和晶体管等。本周,在加州圣克拉拉(Santa Clara)召开的美国印刷电子产品会议上,帕洛阿尔托研究中心公布了两家合作公司的一些细节,他们将合作开发基于研究原型的产品。帕洛阿尔托研究中心将携手挪威的薄膜电子产品公司(Thin Film Electronics),制造更高容量印刷存储设备,该设备将可集成研究中心研发的印刷晶体管;帕洛阿尔托研究中心正携手明尼苏达萨维奇(Savage)的萨力杰公司(Soligie),开发基于印刷温度传感器的产品。

  围绕印刷电子器件的兴奋之情大部分集中在取代硅电子器件的潜在可能性上,在显示屏这样的复杂设备中取代硅,屏幕就可以卷起来。对于这些应用类型,研究者们正在努力匹配硅的性能,采用的材料同样快速有效,而且是柔性的,还便宜。

  这些更为复杂的印刷电子器件可能将在几年后投入商业化。“我们希望进入更为简单的应用市场,以证明这些印刷电子器件可以管用,”薄膜公司的CEO达沃·苏提贾(Davor Sutija)说。该公司20位的印刷存储设备将会在明年早些时候被应用到玩具上。集成了这些邮票大小存储设备的产品将会包括匹配在线游戏的游戏卡片。孩子们利用卡片就可以改变他们玩游戏的历史,就是在电脑和手持设备之间玩游戏的历史。对于仅需要少量存储能力的玩具或游戏来说,利用闪存这样的硅存储设备就贵得出奇。“如果你只需存储少量的数据,但要用在很多地方,那么,这种成本门槛就正好适合印刷电子器件,这些器件只值几个美分,”苏提贾说。

  薄膜公司的存储设备的制备,是使用的长卷塑料,进行卷对卷印制,同样的基本工序也用于大量印制报纸。他们把一层电敏聚合物夹在上下层的线状电极之间,这些电极层彼此垂直,电极交叉的地方,会形成一个名为电容器的电荷存储设备。当微小的电压被施加到电容器中时,电容器中聚合物的方向会发生改变;这种方向的改变就形成了“1”和“0”这样的数位。

  目前的设备有很大面积涉及存储容量。随着与帕洛阿尔托研究中心合作提升存储密度,薄膜公司希望制成印刷存储设备,并集成射频识别(RFID)标签,用到一次性包装上,以存储单件商品的相关历史信息。在当下,需要用到硅芯片,但硅芯片过于昂贵因而无法被广泛应用。更廉价的设备可以存储的历史信息,举例而言,是反映每包菠菜的,而不是货架上的堆着的很多箱袋装菠菜。此外,更多的手机也有望开始被集成到近场通讯设备中去,这些设备可以让手机充当非接触式信用卡,去扫描诸如菠菜包装等物品上的无所不在的射频识别标签。

  为了改进印刷存储设备的存储密度,薄膜公司将集成帕洛阿尔托研究中心的印刷晶体管,此举将会减少设备需要读写的电触点(electrical contact pads)的总数。苏提贾表示,与帕洛阿尔托研究中心的合作将会生产一种128位存储产品,这种产品的成本低于10美分。

  印刷电子品公司萨力杰公司正在和帕洛阿尔托研究中心合作,使印刷温度传感器即热敏电阻(thermistors)得以商业化,这种装置一般被使用在空调、烤箱和运送药物的集装箱中。它们是用电阻随着温度改变的材料制成的。为了制造热敏电阻,通常需要在高温下烘烤陶瓷材料以获得精确的线状结构。帕洛阿尔托研究中心的高级商业开发主管约翰·赖特(John Knight )表示,帕洛阿尔托研究中心已经开发出可印制材料,用于制造柔性热敏电阻,制造成本不太昂贵。

  帕洛阿尔托研究中心将与萨力杰公司合作商业化的热敏电阻,依然需要连接到硅芯片上才能显示温度;研究人员则希望能将这些热敏电阻彻底集成到全印刷电路中。公司将于明年初开始向顾客派送产品原型。