瑞典 RISE 研究所的一组研究人员开发了一种创新方法，可将无电池混合电子系统直接打印到玻璃上，该研究发表在电子材料杂志上。该系统集成了其他几个组件，包括一个能够检测水的传感器、一个电致变色显示器和一个利用电磁辐射来供电的硅芯片。

瑞典 RISE 研究所的一组研究人员开发了一种创新方法，可将无电池混合电子系统直接打印到玻璃上。该系统集成了其他几个组件，包括一个能够检测水的传感器、一个电致变色显示器和一个利用电磁辐射来供电的硅芯片。

(a) 一些丝网印刷层的示意图：第一层银层（黑色）、定义电致变色“雨”和“太阳”显示部分的绝缘层（灰色）、传感器的碳电极（橙色）、防止短路所需的绝缘层（绿色），以及用于建立导线交叉的第二层银层（蓝色）； (b) 通过手机的 NFC 接口激活系统时的连续电压输出电平。

该系统还包含一个基于硅的微控制器，可监控传感器状态并更新相应的显示。RISE 团队认为，这种类型的能量收集系统在汽车和建筑行业的智能窗技术中具有应用潜力。

印刷电子

印刷电子技术是一种制造新电子系统的新方法，它通过标准图形艺术印刷工艺完成的。由于几乎任何材料都可以用于此过程，因此这些系统的应用潜力非常广泛，因为基材非常常见，包括纸、塑料、纺织品甚至玻璃材料。

因此，这一代电子产品可以应用于独特、灵活的外形尺寸。此外，印刷和制造过程成本相对较低，并且可以在低温下进行。

虽然基于硅的电子系统在强大的处理能力、性能和可靠性方面处于领先地位，但以更低的成本将系统打印成几乎任何形状的潜力是一个非常令人兴奋的前景。因此，印刷电子产品通常被视为传统电子系统的补充而不是竞争对手。

电玻璃

虽然印刷电子产品几乎可以在任何材料上打上烙印，但还有一些材，例如纸和塑料等，容易退化或造成环境影响，从而损害系统的功能。此外，许多印刷电子产品源自有机分子和聚合物，它们对环境条件也很敏感，可能容易受到光氧化和温度和湿度波动的影响。

因此，纸和塑料上的印刷电子设备可能受益于阻隔膜之间的层压。然而，添加阻隔膜和涂层会增加工艺步骤，从而增加成本。

(a) 通过向反电极施加 3 V 电压来减少相应显示段时的电流与时间切换行为，即从白色到蓝色的着色。100-200 ms 处的急剧转变表明 PEDOT:PSS 电极已达到完全还原的半导体状态。 超过这个时间，不会发生进一步的着色； (b) 通过向反电极施加 -3 V 氧化相应显示段时的电流与时间切换行为，即颜色从蓝色切换到白色。

因此，RISE 团队确定玻璃可能是印刷电子产品的潜在候选基板，玻璃属于一类具有优异阻隔性能的材料，因此另一种选择是通过玻璃之间的层压来保护印刷电子设备免受环境影响表。

玻璃是汽车和建筑行业的重要材料，并且正在成为建筑物中的基本建筑材料，用作美观和实用的组件。因此，在建筑物的玻璃上增加一定程度的电子功能可以提供额外的好处。

智能玻璃的当前趋势之一是电致变色可着色窗户，它可以通过提高居住者的舒适度、生活方式甚至降低能源成本来控制其不透明度，同时为建筑师提供更多的设计自由。

此外，可着色智能玻璃也可用于汽车，因为它可以阻挡高达 99% 的有害光线，同时保持适当的透明度。挡风玻璃也有可能显示关键信息，这些信息可以增强驾驶员的体验并提供额外的安全优势。

在制造他们的无电池电子系统时，RISE 团队在 4 毫米厚的浮法玻璃基板上应用了丝网印刷方法，而硅基组件则使用贴片机放置。

(a-d) 显示丝网印刷电致变色显示器不同着色状态的照片； (e) 照片描述了系统的演示序列，其中无电池混合印刷电子传感器平台通过手机的 NFC 接口收集能量来激活。 （左）显示屏上显示干燥传感器状态。 （中）水滴放置在传感器区域。 （右）湿传感器状态在显示屏上可视化。

研究人员实施的逐层印刷方法，需要总共七次丝网印刷运行才能获得系统的预期架构。

玻璃基板的特性，包括对水分和氧气的良好屏障保护，使玻璃成为许多智能玻璃应用的有前途的材料，包括汽车和建筑物的实际应用。