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新型纳米银线材料技术突破,让触控无所不在成为可能

导读: 在导电物质中,新型的纳米银线作为一维的纳米导电材料,在尺寸由10微米级降至10纳米级时,其粒径虽然只改变了1000倍,但换算成体积时却接近了10的9次方的倍数。

在导电物质中,新型的纳米银线作为一维的纳米导电材料,在尺寸由10微米级降至10纳米级时,其粒径虽然只改变了1000倍,但换算成体积时却接近了10的9次方的倍数。因此在同样的体积内,其电阻值将能下降到银材料导电能力的极限值,与传统的银线材料导电电阻相比,一维的纳米银线电阻值更低。

经过多年的努力,科学家们已经成熟解决了纳米材料的活性难题,通过各种保护措施,让很多纳米导电材料都进入了大量商用阶段。其中纳米银线材料除了银材质本身优良的导电性能外,其纳米尺寸的低体积电阻效应,银材料自有的柔性与纳米材料堆叠状态的可弯折与可拉伸等特性,成为了行业应用最广,成本最为经济的纳料导电材料之一。

为了深入了解行业纳米银线材料的具体应用状况与技术发展动态,手机报在线采访了全球最大的纳米银线材料供应商Cambrios销售副總Mr.Spencer Ho和全球最在的纳米银线触控产品生产商TPK销售副總Mr.Sam Huang。

Q:纳米银线导电材料作为行业应用较广的一种新型材料技术,其目前的技术发展与市场现状如何?针对纳米银线的材料特点,Cambrios与TPK都开发出了哪些新的应用场景?

Mr.Spencer Ho:与传统的宏观导电材料相比,纳米银线材料有三个明显的特征:电阻值很低,具有十分高的导电率;纳米线径对光线几乎没有阻碍,有很高的光线穿透率;纳米银线堆叠成的网状导电面,可以任意弯折,并能承受各尺寸方向的拉伸形变,而不影响其导电性能。

正因为纳米银线材料有这些显著的电学与光学性能,因此目前纳米银线材料及其制品已经广泛应用于各种工业与商业领域。如太阳能节能玻璃、智能窗帘、汽车车窗玻璃节能与除霜、超大型交互电视、电子白板、巨幅交互广告等各种行业应用中,以及生活中大家日常使用的智能手机、平板电脑与台式一体机电脑等消费类电子产品上,都出现了以纳米银线材料的身影。

Mr.Sam Huang:近三年来,新型纳米银线材料技术的突破,使得以纳米银线为原材料的各种产品出现在了触控显示行业里,成为触控显示行业结合最紧密的新材料技术拓展方向。

实际上,纳米银线材料技术仍然还在继续优化发展之中,即将成为在光学、电学性能上,都远超现在ITO导电材料的新型基础导电材料。而纳米银线导电材料的低阻值和高延展性两个特点,则能让现在的触控显示产品,摆脱平板显示的空间束缚,开发出各种曲面、折叠等3D曲面触控显示产品,实现触控显示无所不在的行业远景。

Q:与传统的导电材料相比,新型的纳米银导电材料与各种透明基材料之间的量产工艺有哪些优势?

Mr.Spencer Ho:传统的光学导电材料要做成薄膜制成品,一般都是把导电原材料制作成靶材,然后通过真空溅镀的方面在光学膜基材上成膜,如ITO导电膜;或者通过压延贴附、或电化学沉积金属薄膜在光学基材上成膜,如金属网格导电膜。这些成型方式由于都需要严格的加工工艺与特种加工设备才能完成,并且对于光学膜基材的限制十分明显,如不能在真空中产生气体,要耐受化学液体的浸洗与侵蚀等。

Cambrios研发的新型纳米银线材料,可以通过调整不同的油墨配方,直接在常温、常压下,采用最通用的coating工艺制成导电薄膜,几乎可以适配市面上所有商用的光学薄膜基材。所以新型纳米银线材料应该是行业所有导电材料中,在量产工艺适应性上适配最广的材料之一。

Mr.Sam Huang:目前TPK根据行业客户的不同需求,已经研发出了大部分透明光学基材的导电薄膜产品,包括玻璃、蓝宝石等透明平板基材,以及包括PET\PI\PVC\压克力等合成树脂类透明柔性基材。

实际上,TPK在这些基材上的coating工艺实践中,除了行业标准的低成本roll to roll超宽幅涂布工艺外,行业成熟应用的低成本喷涂工艺、丝网印刷工艺、移印工艺等,都有在实际量产生产中得到了实现。

Q:目前透明纳米银导电薄膜的线路图形加工工艺有哪些?与行业现有的工艺兼容性如何?

Mr.Spencer Ho:新型纳米银线导电材料主要以油墨的形式制作成原材料成品,因此目前行业中所有的油墨图形工艺,都能满足纳米银线导电薄膜材料的加工工艺。可以说,在所有的导电薄膜材料中,纳米银线导电薄膜的工艺兼容性是目前行业最好的一种材料。

Mr.Sam Huang:目前在加工纳米银线导电薄膜的电极图案工艺上,除了可以采用现在行业加工ITO导电薄膜的黄光制程工艺外,我们还开发出了可以加工任意尺寸的超大幅面激光蚀刻加工工艺,任意曲面的喷涂图形加工工艺,以及成本低廉的丝网印刷图形加工艺等。

另外,在图形加工过程中,即可以先制作成标准导电薄膜后再进行电极图形加工,也可以采用选择性coating工艺直接把电极图形制作在基材上。

传统的光学导电材料量产工艺,一般都是采用定制的设备来进行生产,并且随着所生产产品尺寸增加,每一代生产线的投资成本都是成倍数的增加。而且如果导电材料升级后,量产工艺的变化有可能会让原来投资的生产线完全没有用武之地,所以投资成本很高。

而采用Cambrios研发的新型纳米银线材料则完全没有这些问题,因为其量产工艺都是行业很普通的低成本标准生产工艺,这其实也是纳米银线材料在量产工艺上最大的优势。

Q:纳米银线导电薄膜在显示与触控行业的应用状况?未来纳米银线材料还能为行业带来哪些新的应用场景支持?

Mr.Spencer Ho:前面有提到纳米银线有三个显著的特征:低阻值、高透过率、可弯曲/拉伸。所以结合这三个特性,纳米银导电薄膜与触控显示产品有着开然的工艺亲和力。

从目前市场上所研发出的产品来看,纳米银线导电薄膜在触控显示行业中的应用很广。其中最有特色的应用,就是配合超大尺寸显示器制作高精准度触控屏;配合曲面、柔性显示器制作曲面、可折叠触控屏等。

同样,在未来的物联网时代,人们很可能会进入到一个交互无处不在的社会场景。也就是说人们的“衣、食、住、行”各个环节中,都会有各种智能终端产品成在,人们可能会随时与这些智能终端产品进行交互。触控交互作为最直接、最可靠的交互方式,也将成为这些智能终端产品的首选。

而基于纳米银线的三个特性,与传统的导电材料相比,纳米银线在易获得性、成本可控性、适应场景扩展性等方面都更出色。并且在性能上,生产出来的触控产品不会受到产品外形设计与尺寸大小的限制,能真正的做到让触控无所不在。

Mr.Sam Huang:TPK采用纳米银线材料所制作的触控显示产品,几乎已经涵盖了以往绝大部分的产品形态与产品类型,也就是说纳料银线材料在显示与触控行业的应用已经十分成熟。

目前在超大尺寸领域,配合电视和电子白板市场,TPK的纳米银线产品已经可以支持到110英寸;在平板电脑领域,双面导电的高精准触摸屏产品也已批量上市;在智能穿戴等小尺寸产品领域,纳米银线产品也得到了消费者的充分认可。

而近两年来,TPK更专注于把纳米银线产品应用在曲面、柔性、可折叠产品上,主要与OLED显示屏产品配套。

针对可折叠产品的开发,TPK目前可以配合客户制作触控层在OLED表面的触控显示一体化产品;触控层在偏光片上的全贴合产品;触控层在LENS盖板上的触控显示一体化产品等。

由于纳米银线的可弯曲/可拉伸特点,TPK的纳米银线触控屏不但克服了传统触控产品弯折次数不足的行业难题,还同时避免了与OLED显示屏配合弯折使用时由于触摸屏不能拉伸导致OLED被拉伸应力破坏失效的行业难题。

展望未来,TPK认为可折叠触控显示屏会是近两年的行业刚需,TPK有实力,也有信心为全球客户提供最优质的可折叠触控产品与技术服务。再往远一点看,TPK认为5G所带来的物联网智能时代,3D曲面触控、柔性触控、可折叠触控将会成为行业主宰,而纳米银线将能应对各种应用场景下的触控技术挑战,成为未来行业触控技术解决方案的主流技术。

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