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印刷电子技术将掀起智能穿戴应用革命

2015-10-26 蒋茜 瑞同科技传媒

应用穿戴式技术对日常穿戴进行智能化设计、开发出可以穿戴的设备，我们称之为“智能穿戴式设备”，如眼镜、手套、手表、服饰及鞋等。纵观近年来各类消费电子大展，智能穿戴设备已经成为展会最大的亮点，其风头远超智能手机和各类平板产品。从市场增长的预期来看，智能穿戴设备正在取代以智能手机为代表的消费类科技产品，成为新的增长最快的领域，未来市场前景广阔。根据IMS报告研究，智能穿戴设备的市场有望在2016年达到1.71亿的出货量，而2011年出货量仅为0.14亿(14million)。而据ABI最近的预计，2018年智能穿戴设备的年出货量将达到4.85亿。尽管这个数字看起来有些过于乐观，但从智能设备2014年全球出货量已经接近1亿来看，这个数字还是非常有希望达到的。在全球智能穿戴设备市场风起云涌的同时，中国国内市场也并不平静。国内厂商也纷纷试水智能穿戴领域，在已经开发出智能手表、智能手环的基础上，不断探索差异化细分市场，满足用户个性化需求。

由于资本及媒体力量的推动和关注，智能穿戴设备目前的发展路径主要有四条：一条是以传统通讯企业为代表的智能穿戴设备，比如三星的Gear系列手表，摩托罗拉360智能手表等等；二是以传统运动品牌为代表的路径，如Nike智能手环等等；第三条是以互联网公司如谷歌眼镜为代表的智能穿戴设备路径；第四是目前发展势头最猛的以移动医疗为主的智能穿戴设备路径，主要基于血压、心率、血糖、新陈代谢等方面的监测。然而随着各类应用模式的普及，智能穿戴设备的问题也日益凸显。如只看重功能的堆积，而没有杀手级功能；产品功耗明显是硬伤，设计体验委曲求全；产业链也没有完全形成等。

印刷电子（PrintedElectronics）是基于印刷原理的电子学。更具体一些，是指基于传统的印刷方法制造电子器件与系统的科学与技术。大面积、柔性化、易于批量化、低成本、绿色环保等是其优点，这与硅基微电子产品形成强烈对比。常用的印刷工艺为丝网印刷、柔版印刷、凹版印刷、平板胶印以及喷墨印刷等。印刷电子制造技术中使用的“油墨”是具有导电、介电或半导体性质的材料。而印刷电子的主要用途即是制造柔性电子器件。2014年印刷电子的市场规模为11.5亿美元，到2019年预计将达167亿美元，复合年均增长率约为58%。未来五年，光伏、照明、显示、智能卡片与包装将成为印刷电子最主要的应用领域。

柔性显示

柔性显示屏是由柔软的材料制成、使用了PHOLED磷光性OLED技术的可变型可弯曲的显示装置。因为它像纸一样薄，即使切掉电源内容也不会消失，因此也被叫做“电子纸”。

低功耗：柔性触摸屏显示器支持经由手写笔或触摸的即时使用者输入，且只有在电子纸被启用时才会消耗电力。一旦在屏幕上勾画，在擦除之前，信息可被存储或被无线发送。耗电量较传统屏节省30%以上。

体积小、轻便：柔性显示屏有着极为轻薄、可变形的特征，作为截然不同的装置，可以利用于截然不同的用途上。屏体的平均重量比传统屏轻，屏体厚度也比传统屏薄。

显示方式多样：全色彩显示的柔性显示器的显示方式有在塑料胶片等上面形成有机EL或有机半导体(OLED)层的方式。

运输方便：超强柔软度使屏体可以卷成圆柱状，更加方便包装运输。 

安装简便：轻便控制盒可以任意拼接且不受方位限制，较常规显示屏节约90%安装费用。 

卓越画质：大功率SMD5050灯的使用保证显示屏的高亮度、高清晰画面显示，达到与传统屏相同的观看效果。

防水性能：超高防水等级IP68，屏体可以全部入水，适用于户外使用。

印刷电池

研究人员通过利用纳米技术将普通锂离子电池缩小并封闭到一张纤维素纸张上，采用类似于制造T恤衫丝网印刷方式进行生产。印刷电池与普通电池有很大的不同。

轻薄：单层比头发丝还薄。其轻薄的特性甚至可直接嵌入银行卡。

环保：电池不含有汞，符合环保再生的人类新理念。

电压可调：其电压为1.5伏，属于正常电压范围。还可将电池堆叠起来提高电压，得到3伏、4.5伏和6伏的电池，为任何电子产品提供电能。

根据MarketsandMarkets发布的关于2020年全球柔性电池市场预测研究报告显示，到2020年，全球柔性电池市场预计将达6.17亿美元。2015到2020年期间，将以53.68%的复合年增长率增长。

柔性传感器

目前市面上的柔性传感器主要可检测压力、温度和湿度等。2011年，一种可以像人类皮肤一样感知外部压力和传导触觉信号的电子皮肤在美国问世。经实验室测试，这种电子皮肤几乎可以和人体皮肤一样感知不同的外部压力，以相同速度传导触觉信号。电子皮肤的基础体是一种聚合树脂制成的胶片，胶片表面有黏性，覆盖有发挥信号感知和传导作用的一种锗硅混合纳米线，而后在纳米线上安装纳米级传感器，再覆盖以一种对压力敏感的橡胶。织物柔性传感器是将智能穿戴科技直接植入到服饰之中。目前科学家们正在研发能够追踪运动的光学玻璃纤维。将各种传感器植入到服装中就可以摆脱被各种穿戴设备“全副武装“的命运。再大胆地设想一下，服装制造商完全可以抓住此次大好机遇将各种基于光学玻璃纤维的

织物传感器无缝整合到今后的服装产品中。

由常州印刷电子产业研究院、印刷电子在线 (PEonline)主办、瑞同科技传媒 (WinTECH Media) 承办的“2015印刷电子技术应用Workshop”上海站将就“印刷电子技术在智能穿戴及装备制造领域的应用”这一议题进行相关探讨。会议将于11月12日在上海新国际博览中心W5号馆M8会议室隆重举行。届时，让我们得到一次新的科技冲击，并一同见证印刷电子和智能穿戴碰撞出的新火花。

演讲嘉宾：

张霞昌 研究员 《印刷电子产业及其在可穿戴电子产品领域的发展》

“全球柔性电池之父”、国家“千人计划”专家、常州印刷电子产业研究院院长

崔铮 研究员 《印刷制备柔性可延展传感系统及其在可穿戴技术中的应用》

“千人计划”专家、中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所研究员、国际著名微纳加工技术科学家

郭小军 研究员 《印刷电子: 连接传统制造业与物联网信息产业的桥梁》

上海交通大学特别研究员、国家教育部“新世纪优秀人才计划”上海高校特聘教授（东方学者）计划、上海市浦江人才计划

冯俊杰 博士 《印刷电子国际专利现状分析与发展趋势》

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