一项新的技术进步,将使消费电子产品和人机交互领域实现巨大飞跃。.
作者:Adolfo Benedito 和 Susana Otero。AIMPLAS,塑料技术研究所。
印刷电子技术利用传统印刷技术沉积导电、半导体和介电材料,从而促进新型柔性电子元件的开发,例如有机光伏太阳能电池、有机发光二极管(OLED)、印刷电池、柔性显示器和射频识别(RFID)天线等。这些只是众多有机电子技术发展中的几个例子,未来几年内,这些技术将部分或全部实现印刷化。
史密瑟斯·皮拉公司(Smithers Pira)近期发布的报告《2020年功能性和工业印刷的未来》指出,印刷电子技术是关键领域之一,印刷技术正被用于工业化生产显示器、照明设备、光伏系统和传感器等产品。利用印刷技术开发电子元件、RFID天线、传感器和印刷电路板已成为许多供应商的主要业务,其应用正在创造新的商机。该报告预测,未来几年这一新兴行业将快速增长,市场规模预计将从2015年的670亿美元增长到2020年的1050亿美元以上。
可穿戴电子产品
:与此同时,便携式无线技术的发展和智能手机的普及开启了可穿戴电子产品的新时代,尽管该领域仍处于起步阶段。曾经被认为仅用于工业领域的设备,如今正受到消费者的青睐,他们希望通过健康监测、运动健身追踪和生活方式改善等各种应用来提升生活质量。
从这个意义上讲,可穿戴设备市场正在增长,前景日益光明。预计到2019年,可穿戴设备的销量将达到2.5亿至3.5亿台,而2015年约为1.5亿台,这为消费电子产品和时尚制造商带来了新的、极具吸引力的收入来源。
市场竞争异常激烈,现有产品种类繁多:智能手表、智能眼镜、健身追踪器和各种配件,既有独立式的,也有与智能手机或平板电脑集成的。创新潜力似乎无穷无尽。
目前,手表是消费者最常用的可穿戴电子产品。智能手表越来越受欢迎,因为它们不仅能显示时间、日历和海拔高度,还能追踪心率和脉搏,提供健康分析,并允许用户拨打和接听电话和收发信息。这表明可穿戴电子产品在市场上具有巨大的潜力。
可穿戴设备的演变:
小型化和便携性一直是任何设备的基本目标。上世纪七八十年代微电子技术的兴起极大地推动了这一永无止境的追求:不断缩小体积。支撑这一努力的基本要素是三个方面:尺寸、美观性和功能性。由此,一个具有重大社会、经济和商业意义的重要趋势应运而生:创新电子设备,即“可穿戴设备”。事实上,当我们谈论“可穿戴设备”时,我们使用的是源自英语的“wear”(穿戴在身上)一词,它涵盖了所有我们可以佩戴在身上的数字或非数字设备,作为我们自身的延伸。它们包括各种眼镜、手镯、手表、头带、贴片、织物、耳机等等。
正如我们前面提到的,尺寸至关重要;美观性也同样重要,因为时尚会留下印记,展现其独特的社会属性;功能性至关重要,因为人们追求的是先进创新的实用工具和应用,而这远不止于经典的、具有远见卓识的电子腕表——传奇的卡西欧(如今,凭借时尚的魔力,它又重回大众视野)。从简单的计时功能,我们迈向了集成化,并开启了对各种奇特应用和功能的无尽追求:集成收音机和电视、高级通信扩展、定位设备、生命体征监测、安全控制等等。
从遥远的17世纪中国,清朝时期,算盘被小型化到可以装进商人的戒指里;到1762年,第一台带有集成模拟时钟的航海天文钟问世;再到1987年第一台助听器,直至如今的“谷歌眼镜”。这构成了一部完整的科技史,记录着各种旨在帮助我们更好地了解自己、与周围环境保持完美连接、并最大限度地拓展我们感官体验的设备。
我们不能否认这些设备的巨大娱乐价值,但如果要指出两个特别适合此类系统发展的市场细分领域,毫无疑问,运动和生物医学应用对这类系统的需求最大,也最符合当下的需求。毫无疑问,在运动和体育赛事期间监测个人身体状况对当今社会的消费者来说极具吸引力。因此,近年来,大型国际消费电子公司对健康生态系统的投入显而易见。苹果、谷歌、Fitbit、Garmin、Polar 等知名品牌几乎垄断了可穿戴设备市场。事实上,统计数据显示,目前超过 70% 的设备都与生命体征的记录和监测相关。人们一直在不断探索和追求最精确、最独特、最专业的测量方法。从用于监测其他设备或人员的位置控制,到用于预防慢性病患者危机的安全系统,再到监测胆固醇和血糖水平等一般健康指标,甚至包括用于检测感染并采取相应措施的智能系统,无所不包。
然而,这场技术竞赛正面临着设备独立性的关键障碍,这既是由于能耗问题,也是由于需要进行数据处理以进行解读。在这方面,目前56%的可穿戴设备依赖其他设备(例如智能手机或个人电脑)来控制或管理其功能和测量数据;26%的设备可以独立运行;而18%的设备则兼具多种功能。
印刷和柔性电子技术将催生新一代可穿戴设备。这些
技术使得开发能够直接集成到皮肤上的电子设备和组件成为可能。新型高导电性、高分辨率油墨可以印刷在弹性材料上,而不会损失其功能。展望未来,甚至体内植入式可穿戴设备也被视为未来医学的关键要素。
像初创公司MC10和其他公司开发的便携式传感器,将把计算技术推向下一个前沿领域:人体。
像MC10公司的BioStamp这样的精密传感器,距离上市仍需数年研发。然而,许多科学家正致力于开发用于监测和预防某些疾病和发作的集成式人体传感器网络。达特茅斯学院的博士生哈里森·霍尔(Harrison Hall)正在研究一种用于检测和测量癫痫发作的人体传感器网络。
未来几年,可穿戴健康传感器的功能将不断增强,并很可能融入我们的日常生活。
作者:阿道夫·贝内迪托(Adolfo Benedito)和苏珊娜·奥特罗(Susana Otero)。AIMPLAS,塑料技术研究所。

