導電油墨推動印刷電子市場蓬勃發(fā)展

陳鏡波

隨著印刷電子技術(shù)的興起和印刷電子市場的蓬勃發(fā)展，光伏電池、射頻電子標簽、智能包裝、觸摸屏和柔性顯示器等眾多印刷電子產(chǎn)品已逐步從實驗室走向市場。開發(fā)成本低、導電性良好、熱處理溫度低的導電油墨是印刷電子技術(shù)廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵所在。本文將重點關(guān)注導電油墨市場的發(fā)展狀況。

導電油墨市場龐大

如今，導電油墨市場發(fā)展得如火如荼。印刷電子行業(yè)知名咨詢公司，美國、歐洲和亞洲地區(qū)年度印刷電子會議組織者IDTechEx公司咨詢主管Khasha Ghaffarzadeh博士說：“2015年，導電油墨和導電漿市場產(chǎn)值預計為23億美元，按照目前的增長趨勢， 2025年這一數(shù)字將達到32億美元，年均復合增長率為3.26%?！睂щ娪湍蛯щ姖{的應(yīng)用市場非常廣泛，其中最大的市場為光伏市場，其次是薄膜開關(guān)市場。其還表示：“印刷觸摸屏的電極市場也是導電油墨和導電漿市場增長較快的領(lǐng)域，盡管市場現(xiàn)在需求更細的導線，這對網(wǎng)印來說難度會更大，但對其他印刷方式來說卻是機遇。此外，新興的市場還包括電子紡織品、3D印刷電子、熱成型電子物體等。”

NovaCentrix公司主要提供光子固化裝置PulseForge和導電性油墨Metalon。其市場副總裁Stan Farnsworth先生則表示：“許多印刷電子市場都保持不錯的增長勢頭，包括顯示器、傳感器、蓄能和柔性導體等。此外，服飾、光電池和汽車等領(lǐng)域的形勢也非常喜人?！?/p>

全球最大的印刷油墨制造商之一太陽化學公司在印刷電子市場也保持領(lǐng)先地位。其電子材料商業(yè)主管Roy Bjorlin先生說：“隨著印刷電子市場的不斷發(fā)展，更多的印刷電子產(chǎn)品已經(jīng)進入試生產(chǎn)或正式生產(chǎn)階段。太陽化學公司將重點關(guān)注電子包裝和智能包裝，這其中當然也涉及到納米銀和噴墨等技術(shù)?！?/p>

T+ink公司已經(jīng)成功為印刷電子市場開發(fā)出超過2000種導電油墨，包括針對柔印、網(wǎng)印、凹印、膠印和噴墨印刷等工藝的油墨，主要應(yīng)用在玩具、汽車零件、包裝以及服飾等領(lǐng)域。2013～2014年，T+ink公司進行了多項實驗，一些產(chǎn)品已于2015年開始正式生產(chǎn)，為全球數(shù)百萬的包裝企業(yè)提供幫助。隨著導電油墨技術(shù)的日臻成熟，將在更多應(yīng)用市場獲得認可。T+ink公司表示：“傳統(tǒng)的薄膜開關(guān)市場和RFID標簽市場已經(jīng)是比較成熟的導電油墨應(yīng)用市場?！?/p>

而NANOGAP公司的Allen Reid博士則認為：“我公司主要生產(chǎn)導電粒子，然后將其銷售給油墨制造商。雖然我們與終端用戶之間還隔了一層，但也意識到了觸摸面板透明導電薄膜市場以及用于曲面印刷的噴墨墨水的用量正在增長?！?img src="https://cimg.fx361.com/images/2021/11/27/yijs201604yijs20160412-1-l.jpg"/>

收購與合并

導電油墨市場以技術(shù)推動為主要特征，“走向市場”的策略大多只是一種補充方式。這意味著行業(yè)內(nèi)的壓力很大，因此存在進一步緩慢整合的可能。企業(yè)之間的合作與收購既會引發(fā)市場變化，也會為市場帶來新的機遇。

近年來，納米粒子供應(yīng)商之間正在發(fā)生著小型整合，比如NovaCentrix公司收購了PChem Associates公司；太陽化學公司與T+ink公司結(jié)盟；Nanomas公司離開這一市場；卡博特公司停止推廣產(chǎn)品；拜耳公司將納米銀技術(shù)出售給了科萊恩公司。目前，市場中仍是小型供應(yīng)商占主導地位，多數(shù)大型供應(yīng)商還在觀望，或者是剛剛在實驗室中開發(fā)出相關(guān)技術(shù)。

2014年3月，NovaCentrix公司收購了PChem Associates公司。PChem Associates公司曾開發(fā)出用于柔印和網(wǎng)印的納米銀油墨技術(shù)。收購之后的NovaCentrix公司作為印刷電子領(lǐng)域的領(lǐng)導企業(yè)，能夠以更低的價格為客戶提供全系列納米銀油墨。PChem Associates公司原來的忠實客戶都認為，把NovaCentrix公司作為長期的供應(yīng)商，會讓他們感到更放心，重拾了使用PChem Associates公司油墨的信心。而PChem Associates公司油墨的新用戶可直接到NovaCentrix公司的網(wǎng)站找到產(chǎn)品的相關(guān)信息，或者通過推廣活動來了解產(chǎn)品。

同一時期，太陽化學公司與印刷電子領(lǐng)域的主要創(chuàng)新者T+ink公司宣布建立伙伴關(guān)系，合作成立T+Sun公司。太陽化學公司擁有世界一流電子材料的研發(fā)水平以及全球支持能力，與品牌商和印刷商在全球范圍內(nèi)建立了多年良好的聯(lián)系，并具備制造導電油墨的經(jīng)驗，而T+ink公司從事印刷電子多年，在創(chuàng)造功能型導電油墨并增強用戶整體體驗方面有著堅實的基礎(chǔ)。這次合作為兩家公司以及終端用戶帶來了新的市場機遇。T+ink公司的TouchCode技術(shù)是一種非常特別的技術(shù)，該技術(shù)所提供的與消費者互動的能力，能夠提高產(chǎn)品的體驗水平。太陽化學公司將為合作企業(yè)提供生產(chǎn)經(jīng)驗以及與領(lǐng)先印刷商和品牌商的廣泛聯(lián)系網(wǎng)絡(luò)。太陽化學公司通過對目前處于增長態(tài)勢的多種應(yīng)用的戰(zhàn)略性關(guān)注后發(fā)現(xiàn)，結(jié)盟后，公司將出現(xiàn)大量需要用到新一代材料的機會，包括RFID印刷天線、智能標簽、觸摸開關(guān)和傳感器等領(lǐng)域，以及結(jié)盟公司T+ink公司所有的TouchCode產(chǎn)品。太陽化學公司將繼續(xù)集中精力關(guān)注TouchCode技術(shù)，通過其將實際產(chǎn)品與移動設(shè)備連接起來，實現(xiàn)各種智能印刷解決方案。對此，與太陽化學公司緊密合作的印刷商和品牌商充滿了熱情。除了TouchCode技術(shù)外，雙方還密切合作開發(fā)從導電油墨到普通印刷油墨，再到模內(nèi)應(yīng)用油墨的各種類型油墨。

導電油墨的原材料

用于生產(chǎn)導電油墨的原材料有金屬基材料（比如銀和銅）、碳基材料（比如石墨和碳納米管）和金屬納米顆粒幾大類，每種材料都有其獨特優(yōu)點。

其中，銀是金屬導電油墨最常用的材料，這主要是因為銀的氧化物同樣能導電。銅及其他銀合金盡管面臨著如何在退火或燒結(jié)時防止被氧化的難題，但其應(yīng)用也在逐漸增多。納米顆粒則具有更高的導電性，在同樣導電率的情況下使用的材料更少，且使用起來更加靈活，可用于噴墨印刷工藝，但其價格過高，使得其作為替代材料較難被廣泛應(yīng)用。

NovaCentrix公司認為：“銀仍將是導電油墨中最重要的材料。銀的使用形式有很多種，包括微型薄片、納米顆粒以及有機金屬配方。另外，銀納米線也已在市場上得到應(yīng)用。從技術(shù)上來講，盡管銀的價格會有一些波動，但導電油墨中采用銀作為原材料仍是風險最小的?！蓖瑫r，NovaCentrix公司也是銅基導電油墨的市場領(lǐng)先者。公司一直提倡采用銅基材料作為導電油墨的原材料，如其推出的Metalon ICI油墨產(chǎn)品。這款油墨在2009～2010年間問世，隨著配方的不斷優(yōu)化，現(xiàn)在其在整個使用期內(nèi)均具有優(yōu)良的存儲穩(wěn)定性和耐腐蝕性。目前的Metalon ICI油墨配方比以前更加成熟，具有更優(yōu)異的貨架穩(wěn)定性和耐腐蝕性。

NANOGAP公司可提供采用濃度高達70%（重量比）的銀納米粒子的噴墨導電墨水，這些導電墨水具有長期穩(wěn)定性、便于配制、電導率高且燒結(jié)溫度低等優(yōu)點。而且NANOGAP公司研發(fā)的銀納米纖維可以用來配置網(wǎng)印油墨，用于制備具有良好導電和光學特性的透明導電薄膜，適用于印刷照明和光電應(yīng)用領(lǐng)域。

T+ink公司首席技術(shù)官Terry Kaiserman先生指出：“T+ink公司可生產(chǎn)各種類型的導電油墨，應(yīng)用上更是涵蓋幾乎所有領(lǐng)域。這些油墨的優(yōu)點是使用非常方便，只需把油墨倒入墨斗里，做很少的調(diào)整就能和普通油墨一樣進行印刷?！?/p>

印刷電子發(fā)展前景光明

導電油墨制造商稱，他們對印刷電子的發(fā)展前景及機遇持樂觀態(tài)度。NovaCentrix公司認為，大量增長的機會已經(jīng)出現(xiàn)，其正在推進的客戶項目數(shù)量正在增長，合作的企業(yè)數(shù)量也在增加，每天都會看到越來越多面向印刷電子產(chǎn)品的主流應(yīng)用，伴隨著對產(chǎn)品、工藝支持以及外包開發(fā)的需求也在不斷增長。對太陽化學公司而言，他們正努力開辟諸多新的應(yīng)用領(lǐng)域，研究團隊正全力開發(fā)新材料以支持這些新興應(yīng)用。而T+ink公司認為，印刷電子市場正在步入難以置信的增長階段，他們自1990年代初涉足印刷電子領(lǐng)域，直到現(xiàn)在，這一領(lǐng)域才出現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用，他們始終認定印刷電子將是下一個改變世界的高增長領(lǐng)域。

導電油墨市場發(fā)展?jié)摿φT人，導電油墨制造商也紛紛受益于印刷電子市場的快速發(fā)展。導電油墨依托于各種電子產(chǎn)品，將向著高精度、高密度、高可靠性以及微細技術(shù)方向快速發(fā)展。