梦之墨印刷电子

　　制作一个有特殊光电显示效果的杯子，杯身上需要印制弯弯曲曲的电路，这在以往是需要费上九牛二虎之力、投入复杂工艺才能完成的事情。现在变得简单多了，用户只需利用特殊的电子笔直接将所需电路绘制上去并予以封装即可。技术的关键在于采用液态金属做墨水，来绘制或印刷电路。由中科院理化研究所研究员、清华大学教授刘静带领的团队，在印刷电子学领域取得了突破性进展。

　　梦之墨实现技术突破

　　早在10余年前，刘静就意识到液态金属研究的重大价值，带领团队开展了相应基础与应用探索。通过多年的积累，先后取得了一系列首创性成果，如用于高性能计算机的室温金属流体芯片冷却技术等。近年来，刘静带领团队从基础原理到样机研制乃至产业化推进，着手开拓液态金属在印刷电子行业的应用。

　　实现将金属流体直接写在塑料、纸张等基底上，是解决电子制造问题的关键。“我们一开始尝试的时候，液态金属墨水一旦写到基底上就会团聚到一起，后来发现，原因在于材料与基底之间的相互作用。这一度成为十分难以解决的问题。”刘静告诉记者。技术上遇到的障碍唯有通过厚积薄发才能扫除。经过反复尝试，团队成员对材料进行了一次次改性，所遇到的界面黏附性问题最终得以成功解决。有意思的是，这一液态金属电子直写技术（Direct wRiting of Electronics through Alloy and Metal Ink）的英文缩写后被命名为梦之墨（DREAM-Ink），在很大程度上反映了业界对这种技术的梦寐以求。

　　基于纳米材料、石墨烯等的传统电子油墨存在配制工艺复杂、电阻率高等缺憾。梦之墨技术则在常温下即可直接印制出各种薄膜乃至三维结构。“目前，技术瓶颈得到了一定程度的克服，接下来围绕这种印刷电子如何解决生活中的问题，并将其与大众的生活和工作关联起来，乃至辐射到相关行业，是实验室正在着手突破的问题。”刘静表示。

　　电路也可个人定制印刷

　　梦之墨为个人电路设计带来了全新机会。传统印刷电子行业主要服务于有大批量制作需求的客户，个人用户一般难以承受较高的成本，个性化定制需求不易满足。实现了“所见即所得”的梦之墨技术为个人用户带来诸多好处。“试想，设计电路时，在平板上用直尺一画、一封装就制作出所需电路，这样的工具一旦扩展下去，对于开设电子工程专业的学校以及工业设计来说，无疑会带来较大的便利。”刘静说。

　　传统的电子制造过程往往是一个耗材、耗能及耗水的繁琐过程。如今，梦之墨技术的发明，让个性化制造印刷电路成为可能。为进一步让梦想照进现实，刘静和他的团队前期研制出了功能电子电路桌面式3D打印系统原型机，已能实现室温下直接生成纸基功能电子电路。这样的设备不仅有利于传统印刷包装领域实现即时电子制造，也能帮助更广泛领域的用户实现个性定制。“可以预计的是，今后普通用户或家庭书桌旁边均有望拥有一台电子打印设备，而研发人员可以根据这种设备设计出用户软件，如同当前在苹果商店里下载的APP一样。但不同的是，用户下载到所需电子电路图后，可以利用液态金属打印机自行打印出自己的器件来，从而使得制造电子设备变成人人都能做到的事情。”刘静如是畅想道。为推进技术的发展和应用，他正带领团队着力实现打印机的全自动化和低成本化。

　　未来应用前景广阔

　　“对于传统行业会带来变革，对于新领域的影响会更加广泛。”刘静认为梦之墨未来的应用前景十分广阔。

　　刘静表示，从近期看，柔性印刷电路是一个很大的行业，梦之墨在个性化、快速制造等方面有成长空间，个人电子制造得到发挥之余，教育、创意领域的个性化需求也都能得到满足。从中期看，梦之墨及相关技术可用于制作更加复杂的电子电路，同时通过与一些关联技术结合，可为关键领域的突破提供力量。从长期来看，未来可充分发展多墨水打印技术并不断提升制造精度，实现微米量级、纳米量级的打印，以及基材和电子电路同步打印，用户得到的将是一个完整的功能电子器件。

　　印刷电子的应用领域极为广阔，可以预见的是，梦之墨技术在电子信息、能源和医疗健康技术等领域的应用，将会不断促成一系列开拓性成果的取得。

[时间：2014-03-12  来源：中国新闻出版报]