「镁客·请讲」梦之墨陈柏炜:基于液态金属的价值点,让电子制造打破时空限制

镁客请讲
2017-11-07 22:20 巫盼 镁客网

室温液态金属,让电子制造打破时空的限制。

说到室温液态金属,可能大多数人都没听说过这个概念。

简单的说,室温液态金属是多种金属的合金,它的熔点和粘度低,室温下具有水一样的流动性,同时其导电性强、稳定性好,不仅无毒且不易与其他物质反应,即便在2000摄氏度的条件下也不易挥发。

像下面这些:

梦之墨陈柏炜:基于液态金属的价值点,让电子制造打破时空限制

梦之墨陈柏炜:基于液态金属的价值点,让电子制造打破时空限制

如同手工绘制的艺术品,其实是通过这种特殊新材料制作的。

那么,这种和我们印象完全不同属性和形态的液态金属,到底从何而来,又能给我们带来什么神奇的变革呢?

带着这样的疑问,我们采访了全球首创室温液态金属增材制造技术的初创企业梦之墨,揭开这个常温下为液体形态的金属的神秘之处。

从无到有,液态金属从理化所走向产业化落地

“液态金属其实是刘静教授11年提出来的学科,这方面的研究都是我们自己由无到有建立起来的。”陈柏炜是梦之墨的创始人之一,而他提到的刘静教授则是梦之墨的首席科学家,同时他也是中国科学院理化技术研究所研究员,清华大学医学院生物医学工程系教授。正是基于其在液态金属领域长达10多年的研究,刘静教授首次提出了液态金属印刷电子学这样的前沿学科。

梦之墨陈柏炜:基于液态金属的价值点,让电子制造打破时空限制

从左至右依次为:陈柏炜、刘静教授、于洋

在创办梦之墨之前,陈柏炜一直从事成果转化和产业化工作将近十年时间,经过一段时间的尝试和试验后,又恰逢赶上国家鼓励科研人员自主创业,团队就正式创办了现在的梦之墨。

“其实这也是帮助刘静教授将室温液态金属的项目研究落地,也就是说,理化所提供技术支持,而我们梦之墨则将这个技术产业化。”

用陈柏炜的话来说,“梦之墨就是基于液态金属电子增材制造技术的综合方案提供商。”

和我们此前接触的一些初创项目不同的是,梦之墨在整个新材料市场上显得与众不同,因为从学科的建立到技术的研发和成果转化,完全都是由他们自己主导完成整个过程的闭环。

围绕液态金属特性,做硬件产品的落地

电子电路的制造一直是非常耗时、耗材以及耗能的工艺,而且很多情况下,这种制造过程只能发生在一些投资较大的工厂中。但是梦之墨通过液态金属打印技术解决了这种传统电子电路制造的痛点。

这也是液态金属的技术价值点之一——快速制造和个性化制造,梦之墨研发的液态金属桌面电子电路打印机可以像普通打印机一样,直接把电路打印出来。在个性化方面,以前的电路制造都是模板式的印刷,大批量的制造才划算,梦之墨能够让用户完全按照自己的设计图打印出相应的电路。

梦之墨陈柏炜:基于液态金属的价值点,让电子制造打破时空限制

液态金属个人电子电路打印机外观、设计图及其复合式墨水驱动机理流场模拟情况

陈柏炜举了个例子。“就像以前拍完照片要洗照片,两三天才能能取到,但是现在打印店可以直接把照片打印出来,这个就等同于我们液态金属电子电路打印机的价值点。”

但是为了能够让这种低成本下快速制作电子电路成为现实,梦之墨以及其背后的理化所研究团队攻克了非常多的技术难点。

为了解决金属墨水表面张力高难以通过常规方法平稳驱动的问题,研究小组集合了上下敲击式进墨、旋转及平动输运、转印乃至压印黏附的方法。

“从根本上说,它就是一个全新的东西,最重要的是基于液态金属材料的性质去改性、配制以及后续的封装,从材料到整个工艺包都需要非常多的尝试。”

另外,基于液态金属在室温下具有水一样的流动性,它制造的电路的柔性也非常强,可以随意拉伸、折叠。“这也是现有所有电路都无法达到的柔性程度,我们解决了此前方案无法解决的问题。”陈柏炜介绍。

如果电路板能够做到一定的柔性,未来柔性显示屏的应用场景也会更加广泛。

梦之墨陈柏炜:基于液态金属的价值点,让电子制造打破时空限制

液态金属任意表面普适印刷设备及印刷样品

除此之外,液态金属的价值点还体现在任意表面的电路制造以及混合打印上。其中,混合打印指的是可以将电路和结构一起打印出来,“在3D打印过程中,我们把电路、芯片都放进去,相当于把3D打印从结构制造转变为功能制造。”

最关键的是上述提到的所有制造过程都是完全无毒无害的,整个制作工艺非常环保。

“我们最大的价值点和初衷就是让电子制造打破时空的限制,让电子制造触手可及。”陈柏炜带领着梦之墨一直向着这个理念努力着。

技术落地之路漫漫,梦之墨正在路上

如开篇所说,梦之墨是将理化所的技术产业化,所以在实际应用落地上,也主要围绕液态金属的几个价值特性展开。

据陈柏炜介绍,他们目前的业务主要分为这样几大块:一是标准化的打印机,比如他们的“明星产品”液态金属电子电路打印机。

梦之墨陈柏炜:基于液态金属的价值点,让电子制造打破时空限制

这些液态金属电子电路打印机会提供给小B客户,包括学校、科研机构以及一些有特殊应用场景的机构。以学校为例,可以让高校实验室快速制作各种电路。

二是液态金属印刷电子解决方案,该方案可以广泛的应用在智能包装、电磁屏蔽、医用生物传感器、太阳能电池等。

以电磁屏蔽为例,低熔点的液态金属涂料作为导电性粘结剂可以直接涂覆于任意结构的集采表面,形成均匀致密的薄膜,改变整个导电涂料市场。畅想一下,这种涂层电路也会让我们和智能家居的概念更加贴近,墙壁、门窗、地面都是无处不在的电、磁、光、热等。

陈柏炜也表示他们准备后续在印刷电子方面做一些推广和研发计划,同时也准备进一步开拓韩国、荷兰这样的海外市场,现在他们正在进行第二轮的融资计划。

梦之墨陈柏炜:基于液态金属的价值点,让电子制造打破时空限制

利用液态金属打印机在柔性基底上打印后即时制作的透明电子装饰图案或电子贺卡

三是智能电子方面,比如制造一些全柔性贴片,提供多点阵列式集成的电路传感模块,这样就可以和柔性机器结合起来,做一个闭环的控制。能够满足可穿戴设备、皮肤电子、医学植入、柔性显示、太阳能电池板等诸多前沿需求,未来人们甚至可以随心所欲地在任意物体表面实现各类柔性功能器件的定制化快速开发。

结语:

虽然梦之墨在液态金属新材料方面一枝独秀,但是凤凰涅槃过程中的痛苦他们也悉数经历过,“这个是自己创造和创新的过程,和很多技术创新不大一样,我们是从观念上就在创新。”

当问及液态金属应用市场的竞争情况,陈柏炜倒是非常自信,“我们的专利布局已经逐步完善,纵观全球,像梦之墨这种成体系做的也比较少,即使要追赶也得三到五年,等到那时我们的技术积累又到了新的阶段。”

可以预见,未来随着技术的进一步成熟发展,液态金属将变革整个电子电路行业。


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