印刷和柔性電子在汽車中的應(yīng)用日益廣泛

對于汽車產(chǎn)業(yè)來說，這是一個(gè)激動人心的時(shí)代，多種技術(shù)轉(zhuǎn)型正在進(jìn)行時(shí)。這為包括印刷/柔性電子在內(nèi)的很多新技術(shù)帶來了廣泛的市場機(jī)遇。例如，在薄柔性基板上制造電子器件可以大幅降低產(chǎn)品重量，這對于電動汽車來說是關(guān)鍵考量之一。此外，柔性電子產(chǎn)品的保形性優(yōu)勢，非常適于當(dāng)前用有機(jī)曲面替代傳統(tǒng)平面的新興車內(nèi)設(shè)計(jì)。

按動力細(xì)分的全球汽車市場預(yù)測

據(jù)麥姆斯咨詢介紹，英國知名研究公司IDTechEx在這份最新出版的報(bào)告中給出了三個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)轉(zhuǎn)型方向：

- 電動化。越來越多的數(shù)據(jù)證實(shí)，電動汽車的市場占有率正在快速提高。全球已有多個(gè)國家明確宣布，將在2030年左右禁售以汽油/柴油為燃料的新車。這為用于電池狀態(tài)監(jiān)測的印刷電子技術(shù)創(chuàng)造了機(jī)遇。

- 自動駕駛?，F(xiàn)在，各種價(jià)位的車型都開始配備先進(jìn)的“高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）”。隨著時(shí)間的推移，車輛的自動駕駛水平將會進(jìn)一步提高。預(yù)計(jì)十年內(nèi)，部分車輛將實(shí)現(xiàn)L5級完全自動駕駛功能。這為多種傳感器技術(shù)及相關(guān)功能（如透明加熱器和集成天線）創(chuàng)造了機(jī)遇。

- 車輛差異化，正從動力總成轉(zhuǎn)向車內(nèi)的設(shè)計(jì)和功能性。某汽車儀表組/座艙制造商總裁發(fā)言稱，“車輛競爭的戰(zhàn)場已經(jīng)轉(zhuǎn)移，它不再是引擎蓋下的動力總成，而是座艙內(nèi)的新設(shè)計(jì)和功能?！痹诖吮尘跋?，印刷/柔性電子產(chǎn)品存在廣泛的機(jī)遇，它們可以在推動高效制造的同時(shí)，為車輛座艙增加額外的功能。

印刷和柔性電子在汽車中的應(yīng)用日益廣泛

IDTechEx在這份最新的技術(shù)及市場研究報(bào)告中，深入調(diào)研了印刷/柔性電子在汽車設(shè)計(jì)和制造等方面的應(yīng)用現(xiàn)狀，以及這些轉(zhuǎn)變所帶來的未來機(jī)遇。

本報(bào)告覆蓋了印刷和柔性電子在車輛中的三個(gè)主要應(yīng)用方向，然后，分別進(jìn)行了細(xì)分研究。除了詳細(xì)的技術(shù)討論和應(yīng)用實(shí)例分析外，報(bào)告還分別提供了細(xì)分的10年期市場預(yù)測。

印刷和柔性電子成本分析

電動汽車動力系統(tǒng)

- 電動汽車電池監(jiān)測/加熱。在設(shè)計(jì)給定的電池重量和成本預(yù)算下，盡可能提供最大的續(xù)航里程，是電動汽車制造商的關(guān)鍵訴求。這需要動力電池盡可能保持在高效的工作狀態(tài)，其中很重要的影響因素便是溫度。此外，溫度（和壓力）升高還可能意味著故障和可能的安全問題。因此，印刷的溫度傳感器陣列或能提供電池溫度監(jiān)測，同時(shí)，還可以在同一功能膜中印刷加熱器，幫助電池維持在最優(yōu)的工作溫度。

電池?zé)峁芾響?yīng)用的印刷和柔性電子

- 電動汽車熱界面材料。盡管印刷電子不太適用于電力電子器件，但后者確實(shí)需要印刷熱界面材料來進(jìn)行熱管理。散熱膏仍然是當(dāng)前的常規(guī)選擇，不過，碳納米管和相變材料等替代產(chǎn)品或?qū)⒑芸飓@得應(yīng)用機(jī)遇。隨著電動汽車對充電效率的要求越來越高，熱管理的需求將變得越來越重要。

電動汽車座艙

- 人機(jī)界面（HMI）。座艙人機(jī)界面（HMI）是印刷/柔性電子在汽車應(yīng)用中的一個(gè)主要機(jī)遇。印刷壓力傳感器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于座椅占用監(jiān)測，或?qū)⒑芸爝M(jìn)入車輛控制面板，提供比純電容式觸摸傳感器更大的輸入范圍，從而取消機(jī)械開關(guān)。此外，占用傳感器可能會演變成分布在整個(gè)座椅結(jié)構(gòu)上的多點(diǎn)傳感器，以監(jiān)測乘客的舒適性。

- 印刷/柔性車內(nèi)供暖?，F(xiàn)有的車內(nèi)供暖主要依賴制熱空調(diào)，這是非常低效的，且很不適于電動汽車。利用印刷/柔性電子技術(shù)，可以將加熱器件嵌入人體接觸位置，供暖更有效，這種方式可以擴(kuò)展到座椅和方向盤以外，例如扶手和中控臺等。此外，印刷電子的保形性使加熱元件能夠放置在離表面更近的地方，從而使加熱更加高效和靈敏。透明導(dǎo)熱材料可以更進(jìn)一步，它們可以直接應(yīng)用于皮革等材料的表面。

- 集成電子的新興制造。模內(nèi)電子是汽車制造業(yè)的重要趨勢之一。通過電子元件和熱成型塑料的結(jié)合，可以使中央控制臺和頂置控制面板等集成系統(tǒng)變得更輕、更簡單、更易于制造。據(jù)IDTechEx預(yù)測，模內(nèi)電子市場規(guī)模到2031年將增長至約13億美元。另一種新興的制造方法是直接在3D表面上印刷電子器件和電介質(zhì)油墨。這樣可以取代各種線束，減輕系統(tǒng)重量和復(fù)雜性。

- 艙內(nèi)顯示和照明。汽車制造商越來越喜歡在他們的車輛中增加各種顯示屏，以實(shí)現(xiàn)差異化。過去大部分車型只有中控臺顯示屏幕，現(xiàn)在我們注意到越來越多的車型配備數(shù)字儀表，以及用于后視鏡和后排乘客娛樂的顯示屏。為了滿足消費(fèi)者對顯示分辨率和色域的高要求，OLED顯示屏的應(yīng)用可能會越來越多。另外，一體化設(shè)計(jì)也會帶來更廣泛的集成機(jī)會，例如可以提高安全性的“透明”A柱等；炫酷的氛圍燈也可以提供差異化，例如將LED嵌入柔性基板，提供輕量化且共形的新方案。

新型電動車上的顯示屏越來越多

車輛外部的印刷/柔性電子

- 集成天線。車輛互聯(lián)趨勢不斷增長，需要多個(gè)天線來覆蓋多個(gè)頻段。這需要將天線集成到車身覆蓋件中，為模內(nèi)電子和3D表面印刷電子提供了市場機(jī)遇。未來，透明天線還可以嵌入車窗。

- 外部照明。隨著車輛自動駕駛水平的提高，車輛需要與行人互動。低成本的印刷/柔性顯示非常適合這種應(yīng)用，因?yàn)榈椭亓?、耐久性和保形性（包括在事故中）都比分辨率更重要?？赡艿姆桨赴ㄓ∷ED，以及在柔性基板上安裝LED。

- 外部透明加熱器。自動駕駛車輛或ADAS系統(tǒng)中的攝像頭和激光雷達(dá)需要保持持續(xù)清晰的視場。這意味著必須確保傳感器上的透明視窗沒有雨雪、霧氣或霜的遮擋。而傳統(tǒng)的細(xì)金屬加熱絲可能會遮擋這些安全關(guān)鍵部件的“視線”。因此，需要采用銀納米線或碳納米管等透明導(dǎo)體開發(fā)新型透明加熱器。隨著時(shí)間的推移，這些技術(shù)的成本肯定會持續(xù)下降，從而還可以將它們應(yīng)用于車窗。

- 印刷/柔性光伏。雖然利用光伏發(fā)電支持電動汽車長途續(xù)航還不現(xiàn)實(shí)，但它們確實(shí)能夠每天為車輛增加大約30公里的續(xù)航。目前，傳統(tǒng)太陽能電池板采用的是硅光伏電池，而新型薄膜光伏電池憑借其重量輕、整體性好等優(yōu)勢，會成為一種很有前途的替代品。

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