引言：“不管是一张纸，还是一块塑料膜，我在上面打印出一条线，它就能导电；还有这只漂亮的蝴蝶，它的色彩不是靠色素而是靠纳米结构产生的，我们可以把它打印出来……也许将来手机、电脑、电视屏幕都可以打印出来，卷起来就能带走。”
——中科院化学所研究员宋延林博士
近年来，电子产品不断向轻、薄、柔、小型化及多功能整合的趋势发展，加之硅基集成电路制造技术的工艺复杂和所需投资巨大，印刷电子技术应运而生。印刷电子技术是将印刷制造方法应用于电子器件制造的技术，是一种增材制造技术。相比较于传统的硅基半导体微电子加工技术，印刷电子技术省去了涂胶、光刻、刻蚀、溅射、真空沉积等高成本的工序，大幅简化了生产过程，具有节约原料、降低成本、绿色环保等优势。
导电油墨是印刷电子中的关键技术，用于印刷电路、电极、电镀底层、键盘接点、印制电阻等。上世纪80年代，导电油墨的主要应用市场是汽车、国防和军工；而现在，光伏、传感器和触摸屏等领域正成为导电油墨的新的应用市场。
基于导电油墨的印刷电子中前沿应用
1、纳米银导电墨水可实现太阳电池超细栅电极喷印制造
据了解，目前90%以上的晶体硅太阳电池采用丝网印刷技术制造金属栅极，但丝网印刷存在几点不足：
一是印刷过程中丝网与基底（硅片）接触，容易造成硅片的破损；
二是丝网印刷往往造成浆料的浪费；
三是丝网印刷技术的精度和印刷细栅的高宽比很难再提高，已经成为制约晶体硅电池降低成本、提升效率的主要障碍。
晶体硅太阳电池正朝着高效率、薄片化和低成本三个方向进行改进，由于喷墨印刷技术能够制造出高“高宽比”太阳电池超细栅电极，已被认为是替代传统丝网印刷的新一代太阳电池栅极制造技术。
以50MW标准电池生产线计算，采用纳米银导电油墨进行喷墨打印，可提高太阳电池转换效率0.6%，银材料耗量减少30%-40%，节约运行成本0.60元/片～0.80元/片。
2、纳米银导电墨水或成无边框、柔性触摸屏突破关键
据了解，未来触摸屏的四大发展趋势为大屏、柔性、透明、无边框。由于ITO有脆性，ITO触摸屏限制了触摸屏向柔性化和无边框发展。
目前触摸屏边框导电主要以银浆材料为主，传统的银浆丝印方式的线宽、线距已经不能满足超窄边框的需求，而近期较为流行的激光雕刻和曝光蚀刻技术达到量产的也只能达到30μm线宽。
采用纳米银导电墨水进行喷墨打印可以大幅降低线宽，可印刷的线宽小于10μm，甚至可打印亚微米和纳米级的线路。此外这种加法工艺可以大幅降低原料使用量，支持Roll To Roll的柔性屏自动化生产，提高了生产效率，降低了综合成本。
3、纳米银导电墨水在TFT-LCD中的应用
TFT-LCD电极 TFT-LCD结构和TFT结构如图1、图2。薄膜晶体管（TFT）的Gate电极和S/D（Source/Drain）电极主要采用溅射铝或Al（钼Mo或钼合金），自从2013年开始逐步由铜电极代替，成为主流。目前日本住友电工公司开发了TFT-LCD金属电极制造新技术。此技术是将含有直径30nm银化合物的导电墨水涂布在玻璃板上，然后进行烧结，最后光刻得到预期的金属电极图形。其电极蚀刻宽度达到5μm。与一般采用真空溅射技术制备TFT-LCD金属电极相比较，设备简单，工艺简单降低了制造成本。基于考虑导电率，电极做得较细也几乎不会产生电子信号失常的现象，且能够传送稳定信号。因此，在下一步的TFT-LCD电极会通过银浆烧结的技术取代铝（钼或钼合金）及铜电极，成为未来的发展方向。
印刷电子市场概况
1、2030年，全球印刷电子产值将达到3000亿美元
中科院苏州纳米所印刷电子中心主任、北京印刷学院特聘教授崔铮研究员在第五届国际柔性与印刷电子大会上表示，“印刷电子真正迅速发展起来是在近几年，其主要原因是无机纳米材料开始应用于印刷电子领域。无机纳米材料，如纳米粒子、纳米线、纳米管等可以较容易地制成墨水或油墨，然后用传统印刷方式制成电子、光电或传感器件，并基本保持无机纳米材料本身的各种优异物理化学性能。”未来的大尺寸柔性显示与照明、大面积薄膜光伏与各类低成本RFID(射频识别标签)、传感器等特性化电子产品都离不开印刷电子技术，而这类产品的市场是巨大的。据市场预测报告显示，全球印刷电子产值到2020年将增加到600亿美元，2030年将达到3000亿美元。
华南理工大学材料学院院长彭俊彪教授也指出，预计印刷显示产业产值占整个显示产业的约40%，即2020年产值达到500亿美元，2025年达到700亿美元，是一次产业技术的革命。在国际上印刷显示处于刚刚兴起的阶段，我国基础与国际水平相差不多，我们完全有机会在该领域争取自己的技术和产业空间，实现赶超的目标。另一方面，目前全球显示产业规模增长开始遇到瓶颈，印刷显示在显著降低生产成本、提高显示品质等方面具有优势的前提下，将能够解决目前面临的瓶颈问题。
2、纳米银导电油墨成为全世界电子产业的焦点，中国如何崛起
前几年，不少跨国公司主要致力于开发导电聚合物材料，以用于有机印制电子。然而，大多数导电聚合物的致命缺点还是电导率偏低，在需要高导电性、高效能的电子产品应用中捉襟见肘。作为无机功能材料，纳米银导电油墨优异的导电性能迅速引起了欧美、日韩等国多家知名公司的高度关注，投资建立研发中心，重点研制以纳米银为代表的导电油墨，部分油墨已成功实现商品化。
在国内仅有少数企业掌握这项技术，其中中科纳通等依靠其强大的技术背景和研发实力成功研制出纳米银喷墨导电墨水，目前已经在世界范围内少量销售，有望成为未来太阳电池超细栅电极、无边框与柔性触摸屏的革命性技术。
纳米产业新丝绸之路
在激荡经济发展新常态下探索新思维，寻找跨界合作的新商机，迈向纳米产业发展的新丝绸之路，成就中国未来印刷电子技术，让中国在这一战略新兴领域能够与世界同步甚至赶超，是我们最为关注的问题。