2021年11月3日至5日，受上海幂方科技公司“产学研”活动的邀请，我院杨文冬博士与来自复旦大学、浙江大学、中山大学、江西省科学院、华东师范大学等院校十余名博士学者在幂方科技柔性电子实验室开启了为期三天的全印刷柔性器件制备之旅。本期产学研活动主要利用柔性印刷工艺中的喷墨打印和气动点胶工艺来实现全印刷柔性压阻式和压容式传感器的制备。

3日上午，幂方科技的工程师夏一凡首先向学员们介绍了柔性电路与电子元器件制作所采用的相关印刷工艺，给出了丝网印刷、凹版印刷、柔板印刷、胶印、点胶、喷墨、气溶胶和电流体等印刷工艺的分辨率、油墨适配粘度、适配基材、成膜厚度、线宽和打印速度及其优缺点，对这些工艺进行了对比。夏工程师指出，在电子器件的实际制作过程中，选取何种印刷方法主要取决于最终的应用和所使用的油墨的流变参数，例如粘度、表面张力和润湿性。随后介绍了本期产学研项目需要用到的柔性电子智能制造研发平台Prtronic微电子打印机的工作原理和适配材料类型，演示了Prtronic平台针对不同类型器件需要用到的2种制造工艺喷墨打印和气动点胶的运作流程。他和学员们共同探讨了制造电子器件需要用到的柔性电子材料、导电墨水、传统/非传统印刷工艺，以及常用的电子器件封装技术。

3日中午参观了幂方科技公司。夏工程师详细介绍了公司的各种技术，欢迎我们师生去实习和科研合作。电子器件之所以在幂方科技能快速原型，主要是微电子打印机+BitsAssembler辅助设计软件+材料墨水三方面的有效配合。目前，幂方公司已申请50多项国际发明专利技术。这些技术可以被广泛运用到物联网、可穿戴、增材制造、光伏发电、新型集成电路等领域。

3日下午，结合上午的知识储备，学员们快速掌握了本期主题所采用的喷墨打印和气动点胶工艺的软件操作和参数调试。气动点胶工艺是通过精确控制输出气压将针管中的墨水挤出并沉积到基底上的一种印刷工艺，适合粘度在1000-20000+Cp的有机小分子和聚合物、无机纳米材料、一维或二维材料的高/低粘度溶液或分散液，以及各种导电银浆、碳浆、液态金属等浆料。在工程师的辅助下，学员们利用点胶工艺成功打印出了测试图形，完成了柔性全印刷书签灯的制作，为未来两天制备全印刷柔性压力传感器件打下了良好的基础。

4日，夏一凡工程师介绍了本期主题柔性压力传感器的结构、所使用的柔性基底材料、电极材料和敏感材料。柔性压力传感器一般被分为三类：电容型压力传感器、电阻型压力传感器、压电式压力传感器。本期产学研活动主要制作柔性压阻式和压容式传感器。对于电容型压力传感器，其结构本质上可以简化为一个平行板电容器结构。结构分为上下电极和感知层，当施加压力时，改变上下电极的距离，从而改变电容，获得压力的变化。目前为了增加传感器的灵敏度，其中感知层结构也多设计为孔洞结构。有了喷墨打印和点胶的操作基础，学员们很快进入状态，制作了柔性压阻式和压容式传感器器件。对于压阻式传感器，采用点胶工艺制备了电极层和压敏层，使用了Base-CD01导电油墨和碳材料敏感材料油墨；对于电容式压力传感器，采用了喷墨、刻蚀和点胶工艺和Base-DU32M阻蚀层墨水、LOGI-EL01F刻蚀液和SENS-P300敏感材料油墨。

5日为DIY自行设计器件课和加餐课。学员们可以自行设计和制作感知、可拉伸、发光显示等器件。来自中山大学的博士利用自己合成的水凝胶材料，借助微电子打印机完成了印刷薄膜压力传感器的制备，初测性能良好。

社会的发展促使物联网（IoT）和可穿戴医疗设备等颠覆性新技术不断涌现，正在提高人们的生活质量。华为Mate X2、中兴努比亚柔性屏腕机、三星Galaxy Fold等折叠屏手机、柔性可穿戴电子等智能设备层出不穷。柔性时代已然来临，而作为柔性电子设备的重要组成部分，柔性传感器正在从基础研究向产业化方向发展。将压力输入转换为电信号的压力传感器是柔性电子家族的重要成员，并且已经发展成为一个结合了材料科学、设备和系统工程以及信号处理以及人工智能的多学科领域。把柔性压力传感器与印刷电子工艺结合起来，把设备做成可弯曲的状态，戴在身上、手臂上没有任何感觉，并且可以呈现关于人体信息的所有数据，这是对未来柔性传感器更高的境界和追求。产业聚“智”，打造“柔谷”将是下步的方向。

三天的培训不仅使学员们熟悉了不同类型柔性器件的制备过程，而且让大家有机会接触到了先进有效的加工设备。这种将不同行业、不同学科的人融合在一起，通过彼此碰撞以提供不同的思路及问题解决方案的形式同样也使每位学员深深获益。

复仇者联盟电影里，钢铁侠借由头盔中神经机械学界面读取斯塔克脑波进行运作一定给漫威迷留下了深刻印象。这一切不是科幻，而是未来。在未来，设备可以把计算机跟人融为一体，将电子元器件植入身体，设备上有摄像头和全身上下传感器。你想去吃高热量的食物，但又怕胖，在未来周身上下的设备就会提醒你不要吃高热量食物。而这种未来，需要你我共同努力。