印刷出來(lái)的電路板：物聯(lián)網(wǎng)是網(wǎng)絡(luò )終極夢(mèng)想

　　當我們聽(tīng)到“印刷電路”四個(gè)字時(shí)，往往會(huì )想起最常見(jiàn)的電子部件。那是表面涂了一層導電金屬的樹(shù)脂板，作為電子器件的支撐體和連接者，差不多已經(jīng)出現在所有的現代電子設備中。

　　這種技術(shù)自19世紀末萌芽，到1948年被正式用于商業(yè)用途，其間經(jīng)歷了多次革新，就連愛(ài)迪生也都對其進(jìn)行過(guò)改良。但是現在，“印刷電路”有了更多的含義。

　　印刷電子

　　2013年的國際消費電子展上，英特爾(30.23, 0.03, 0.10%)公司和英國塑料邏輯公司推出了“紙平板”電腦，用的是10.7英寸、可彎曲的塑料屏幕。最值得注意的是，這塊屏幕上的晶體管，是通過(guò)印刷的方式實(shí)現的。利用類(lèi)似的技術(shù)，三菱化學(xué)公司在2010年印制出了世界上最大的有機發(fā)光二極管面板，美國俄勒岡大學(xué)曾經(jīng)用噴墨打印機制造過(guò)太陽(yáng)能電池，英國的一家公司正在開(kāi)發(fā)以印刷方式生產(chǎn)太陽(yáng)能薄膜電池的技術(shù)，而日本甚至已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了可以在陽(yáng)光下為電子設備充電的公文包。德國企業(yè)在幾年前就開(kāi)發(fā)出了可以印刷的鋰離子聚合物電池技術(shù)，如紙般輕薄?，F在在德國、美國和英國已經(jīng)有了幾家公司擁有了類(lèi)似技術(shù)，可以像印刷海報般印出電池來(lái)。

　　人們將這種直接印刷出電子器件的技術(shù)叫做“印刷電子”，和過(guò)去的“印刷電路”相區別。在“印刷電路”中，“印制”的主要工序是光刻和腐蝕，而印刷電子則是直接將電氣器件制作到基材上。這種技術(shù)以新型油墨替代傳統印刷油墨，采用類(lèi)似于傳統噴墨印刷技術(shù)制備電子電路和元器件。這里，具有關(guān)鍵性意義的新型“油墨”是具有導電、介電或半導體性質(zhì)等的“電子油墨”。

　　這種印刷技術(shù)還有更多可能性?，F在我們正面對著(zhù)越來(lái)越多的電子器件，其中還有許多是一次性使用的。印刷電子技術(shù)的成本更低、工藝簡(jiǎn)單、而且可以大批量制備。2013年年初，挪威的ThinFilm公司發(fā)布了一小段有趣的視頻，介紹了自己的專(zhuān)利技術(shù)：使用在印刷廠(chǎng)常見(jiàn)的卷對卷印刷技術(shù)，把電路、處理器、溫度傳感器、存儲單元、一小塊顯示屏和一塊電池印在信用卡大小的柔性標簽上。這塊標簽可以貼在任意包裝箱上，成本不高，但是用處很大。

　　現在我們也可以再印刷一些別的東西。數米長(cháng)的顯示器、柔軟的存儲元件、各類(lèi)傳感器甚至是可以彎折的電池，都可以印刷出來(lái)。這將會(huì )帶來(lái)即用即印隨用隨拋的小型電子產(chǎn)品，也可以成為低成本低價(jià)格的易耗品，就像紙張或者塑料一樣。而且還不僅如此。

　　物聯(lián)網(wǎng)的呼喚

　　物聯(lián)網(wǎng)是網(wǎng)絡(luò )的終極夢(mèng)想：每個(gè)物體都有自己的名字，可以彼此交換信息，并且能夠在充分評估的前提下做出最好的決策。汽車(chē)之間的通訊可以避免車(chē)禍的發(fā)生，我們身上的健康傳感器會(huì )實(shí)時(shí)把數據告訴醫生，而消防員可以觀(guān)察到某個(gè)地區溫度的意外升高而出動(dòng)。物聯(lián)網(wǎng)想要讓一切信息都自由流動(dòng)，讓所有物體都可以主動(dòng)匯報自身的任何變化。

　　但是，這一夢(mèng)想需要的計算能力、傳感器以及網(wǎng)絡(luò )設備的數量，都是天文數字。如果沒(méi)有低成本解決方案的話(huà)，將不會(huì )有物聯(lián)網(wǎng)的未來(lái)。印刷電子技術(shù)的特點(diǎn)正在于可以低成本地大量制造簡(jiǎn)單電子器件，而物聯(lián)網(wǎng)需要大量的這類(lèi)器件來(lái)進(jìn)行無(wú)處不在的數據收集。

　　在上世紀80年代，當有機半導體與導體被發(fā)現之后，就打開(kāi)了印刷電子的大門(mén)。有機半導體材料往往可以制成溶液，而這也許就意味著(zhù)可以通過(guò)印刷來(lái)生產(chǎn)——雖然這些材料的電子學(xué)性能并不算很好，但是可以以成本優(yōu)勢來(lái)彌補部分不足。而在進(jìn)入本世紀后，隨著(zhù)納米技術(shù)的發(fā)展，制備無(wú)機材料“油墨”也成為了可能，于是印刷電子技術(shù)就成為了電子產(chǎn)業(yè)中的新興熱點(diǎn)之一。

　　就在前幾天，通用電氣(26.68, -0.29, -1.08%)宣布開(kāi)發(fā)出了一種新技術(shù)，可以在特殊的地方印刷出傳感器來(lái)。他們使用計算機控制的針管在金屬表面打印特殊的墨水傳感器，用到了兩組墨水，其中一組導電性能良好，另一組則是絕緣的金屬氧化物。

　　這種技術(shù)叫做“直接書(shū)寫(xiě)”，可以把傳感器放到過(guò)去無(wú)法放置的地方，例如高溫高壓的發(fā)動(dòng)機內部。雖然這種技術(shù)和印刷交通卡天線(xiàn)的技術(shù)類(lèi)似，但是通用電氣的這種新技術(shù)能在更嚴苛的環(huán)境下工作?，F在，它們開(kāi)發(fā)的傳感器已經(jīng)能夠經(jīng)受超過(guò)一千度的高溫，還能承受巨大的壓力。

　　這意味著(zhù)，我們可以在那些巨大而危險的機器里布下一些眼線(xiàn)。它可以更早地發(fā)現問(wèn)題，提前發(fā)出警告;而這也就意味著(zhù)人們可以做出更好的決策，享受更安全更舒適的生活。