導電油墨推動印刷電子市場蓬勃發展

陳鏡波

隨著印刷電子技術的興起和印刷電子市場的蓬勃發展，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品已逐步從實驗室走向市場。開發成本低、導電性良好、熱處理溫度低的導電油墨是印刷電子技術廣泛應用的關鍵所在。本文將重點關注導電油墨市場的發展狀況。

導電油墨市場龐大

如今，導電油墨市場發展得如火如荼。印刷電子行業知名咨詢公司，美國、歐洲和亞洲地區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值預計為23億美元，按照目前的增長趨勢， 2025年這一數字將達到32億美元，年均復合增長率為3.26%。”導電油墨和導電漿的應用市場非常廣泛，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域，盡管市場現在需求更細的導線，這對網印來說難度會更大，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、光電池和汽車等領域的形勢也非常喜人。”

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先地位。其電子材料商業主管Roy Bjorlin先生說：“隨著印刷電子市場的不斷發展，更多的印刷電子產品已經進入試生產或正式生產階段。太陽化學公司將重點關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。”

T+ink公司已經成功為印刷電子市場開發出超過2000種導電油墨，包括針對柔印、網印、凹印、膠印和噴墨印刷等工藝的油墨，主要應用在玩具、汽車零件、包裝以及服飾等領域。2013～2014年，T+ink公司進行了多項實驗，一些產品已于2015年開始正式生產，為全球數百萬的包裝企業提供幫助。隨著導電油墨技術的日臻成熟，將在更多應用市場獲得認可。T+ink公司表示：“傳統的薄膜開關市場和RFID標簽市場已經是比較成熟的導電油墨應用市場。”

而NANOGAP公司的Allen Reid博士則認為：“我公司主要生產導電粒子，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。”

收購與合并

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

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

2014年3月，NovaCentrix公司收購了PChem Associates公司。PChem Associates公司曾開發出用于柔印和網印的納米銀油墨技術。收購之后的NovaCentrix公司作為印刷電子領域的領導企業，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公司的網站找到產品的相關信息，或者通過推廣活動來了解產品。

同一時期，太陽化學公司與印刷電子領域的主要創新者T+ink公司宣布建立伙伴關系，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水平以及全球支持能力，與品牌商和印刷商在全球范圍內建立了多年良好的聯系，并具備制造導電油墨的經驗，而T+ink公司從事印刷電子多年，在創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。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技術是一種非常特別的技術，該技術所提供的與消費者互動的能力，能夠提高產品的體驗水平。太陽化學公司將為合作企業提供生產經驗以及與領先印刷商和品牌商的廣泛聯系網絡。太陽化學公司通過對目前處于增長態勢的多種應用的戰略性關注后發現，結盟后，公司將出現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、觸摸開關和傳感器等領域，以及結盟公司T+ink公司所有的TouchCode產品。太陽化學公司將繼續集中精力關注TouchCode技術，通過其將實際產品與移動設備連接起來，實現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技術外，雙方還密切合作開發從導電油墨到普通印刷油墨，再到模內應用油墨的各種類型油墨。

導電油墨的原材料

用于生產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時防止被氧化的難題，但其應用也在逐漸增多。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用。從技術上來講，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。”同時，NovaCentrix公司也是銅基導電油墨的市場領先者。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油墨產品。這款油墨在2009～2010年間問世，隨著配方的不斷優化，現在其在整個使用期內均具有優良的存儲穩定性和耐腐蝕性。目前的Metalon ICI油墨配方比以前更加成熟，具有更優異的貨架穩定性和耐腐蝕性。

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定性、便于配制、電導率高且燒結溫度低等優點。而且NANOGAP公司研發的銀納米纖維可以用來配置網印油墨，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用領域。

T+ink公司首席技術官Terry Kaiserman先生指出：“T+ink公司可生產各種類型的導電油墨，應用上更是涵蓋幾乎所有領域。這些油墨的優點是使用非常方便，只需把油墨倒入墨斗里，做很少的調整就能和普通油墨一樣進行印刷。”

印刷電子發展前景光明

導電油墨制造商稱，他們對印刷電子的發展前景及機遇持樂觀態度。NovaCentrix公司認為，大量增長的機會已經出現，其正在推進的客戶項目數量正在增長，合作的企業數量也在增加，每天都會看到越來越多面向印刷電子產品的主流應用，伴隨著對產品、工藝支持以及外包開發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用領域，研究團隊正全力開發新材料以支持這些新興應用。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域，直到現在，這一領域才出現大規模應用，他們始終認定印刷電子將是下一個改變世界的高增長領域。

導電油墨市場發展潛力誘人，導電油墨制造商也紛紛受益于印刷電子市場的快速發展。導電油墨依托于各種電子產品，將向著高精度、高密度、高可靠性以及微細技術方向快速發展。