夢之墨:“硬核”專利成就“柔軟”金屬

文章來源: 中國知識產權報/中國知識產權資訊網
發布時間: 2019/7/18 9:49:00

    液態金屬,讓人首先聯想到的是《終結者2》中隨意改變形狀的液態金屬機器人,這似乎離現實很遠,但親眼見到北京夢之墨科技有限公司(下稱夢之墨)用液態金屬制成的天線和RFID器件時,你會發現,未來已來。

 

  所謂液態金屬,通常是指在常溫下呈現液體狀態的功能金屬材料,兼具金屬和流體兩種在常規條件下難以共融的特性。20171月,我國發布《新材料產業發展指南》將液態金屬列為新材料產業的重點扶持方向之一。液態金屬的重大價值越來越得到廣泛認同,2018年全球幾百個科學團隊紛紛加入其中。

 

  中國科學院理化技術研究所(下稱中科院理化所)研究員、清華大學教授劉靜團隊在該領域深耕數十年,憑借諸多重大發現和前沿研究成為當之無愧的引領者。夢之墨正是脫胎于劉靜團隊的科研成果。用聯合創始人、首席技術官于洋的話說,自一成立,夢之墨就站在了巨人的肩膀上

 

  技術創新站上巨人的肩膀

 

  2001年前后,劉靜努力尋找一種能讓計算機芯片快速散熱的材料。在多次嘗試后,他發現液態金屬具有超高的導熱性。隨后,他帶學生率先發現了液態金屬的眾多科學現象和基礎效應,如2011年,劉靜及其學生發表了關于計算機CPU液態金屬散熱器的研究論文;2014年年初,他們首次發現了電場控制下液態金屬與水的復合體可在各種形態及運動模式之間發生轉換的基本現象等。

 

  在研究液態金屬散熱的過程中,劉靜團隊還意外地發現這種材料容易沾染,可以附著在樹葉、皮膚等任意物體表面。面對這一偶然的實驗發現,開闊的科研思維促使他們逆向思考:為什么不把它做成可以打印的電子墨水,讓電路的印刷、打印變成可能?

 

  就是這貌似靈光一現的想法,帶來了技術上的極大突破。起初,劉靜團隊在中關村買來各種類型的常規打印設備,嘗試將液態金屬像墨水一樣灌注其中,但無一例外全部以失敗告終。原來,液態金屬不論是密度、粘度還是扁平張力與常規的水性或油性的墨水材料都有極大的差異,為此,他們進行了雙向改良:一方面通過對材料進一步改性,以滿足其在打印過程中的種種需求;另一方面,自主開發了一套全新的基于液態金屬或合金電子墨盒的電路直接打印技術(其英文首字母正是DREAM ink),從整機到墨盒以滿足液態金屬新材料的打印需求。

 

  在傳統大工業生產中,電子電路是在流水線上批量化生產的,可一旦要改變電路,就要重新更換模具,成本很高。而且傳統的電路生產方式是減材,要先在電路板上鍍銅再把不需要的地方腐蝕掉,耗時、耗能、污染高。于洋介紹說,采用增材方式,用液態金屬作墨水直接寫出電路,直接快速制造出柔性可拉伸電子電路及終端功能器件,既簡單又環保,將重塑傳統電子及集成電路制作規則。

 

  為了推進液態金屬電子增材制造技術產業化,從中科院理化所獲得43件專利的獨占許可后,2014年夢之墨(DREAM ink)注冊成立。

 

  雙管齊下拓展產業化路徑

 

  液態金屬根據不同成分和配比,具有不同的特性,夢之墨就此研發了系列液態金屬材料,但夢之墨的定位并非材料公司,而是基于液態金屬提供電子印刷解決方法的企業,因此更關注如何將液態材料應用到印刷電子和電子制造產業領域。

 

  教育應用和工業應用雙管齊下。于洋介紹,夢之墨最開始是以教育應用為突破口,但隨著技術不斷成熟,目前也在建立生產線,將與制造廠商合作,采用DREAM ink技術為其提供RFID器件、天線等。

 

  目前,清華大學、北京航空航天大學、北京工業大學、東南大學、重慶大學等高校都陸續采購了夢之墨的相關設備。就像激光打印機將文件打印到紙張上,夢之墨低溫液態金屬打印機能把設計好的電子電路現場打印出來,以用于電子工程領域的研發、教學和快速驗證等。今年年初,夢之墨還聯合科研團隊研發出了液態金屬的秒級印刷電路制作工藝,只需要10秒鐘就能打印一個電路,速度和精度都進一步提高,達到了準工業級的水平。

 

  在工業級應用上,隨著電路設計日趨小型化、柔性化、綠色和低成本,夢之墨可在各種基材上直接制作電子器件的直寫式印刷方法,有著更大的想象空間。

 

  以物聯網標簽為例,為了提升服務業管理水平,采用RFID物聯網技術實現酒店毛巾、床單等布草的可視化管理成為行業共識。給每件布草附著一枚身份證ID,布草每一道洗滌工序的經歷,都會猶如電子檔案被記錄在冊,并且這些記載信息可隨時隨地被查詢、知曉。但布草的洗滌流程復雜,所附著的水洗標簽需具備耐高溫、耐沖洗、耐壓、耐折等多重特性,傳統電路制造工藝下的電子標簽往往難以滿足要求。夢之墨技術的水洗標簽在洗滌200次后,性能都沒有明顯衰減。于洋介紹。

 

  知識產權護航科技型企業

 

  脫胎于科研團隊,發軔于專利成果,夢之墨自一成立就有了知識產權先行的自覺意識與行動。

 

  夢之墨于2014年注冊,2015年底才開始實際運行,注冊后的這段時間我們主要在做知識產權方面的工作。于洋介紹,當時夢之墨從中科院理化所獲得了43件專利的獨占許可,還對夢之墨的商標、域名進行了注冊保護。

 

  公司成立后,從不到10人的核心團隊到發展為70多名員工,夢之墨的業務不斷拓展,目前,公司近半數人員仍然是研發團隊。截至目前,夢之墨已提交中國專利申請350件,并通過《專利合作條約》(PCT)途徑提交國際專利申請15件,涉及液態金屬打印設備、液態金屬材料、柔性電子等多個領域。

 

  去年,夢之墨攜室溫液態金屬電子電路打印系統,參加中國海淀高價值專利培育大賽一舉奪魁。北京中知智慧科技有限公司知識產權專家馮琳琳,經過專利檢索分析發現,當時,全球液體金屬打印技術申請量很少,夢之墨與液態金屬打印相關的技術處在領先地位。

 

  隨著公司業務的發展,夢之墨的知識產權管理理念也在不斷調整。專利保護,既不能泄露我們的技術秘密,也要合理保護創新成果,還要有發展性的保護能力。于洋介紹,因為液態金屬屬于全新的技術領域,公司的研發成果并不用擔心專利授權前景,而更看重合理保護范圍的高質量專利。

 

  去年,夢之墨憑借2件發明專利和1件實用新型專利,完成了300萬元的知識產權質押融資。促成這一質押融資的服務機構北京知識產權運營管理有限公司負責人表示,高水平的創新、高質量的專利,是夢之墨的最重要的無形資產,今年還將為其提供新一筆知識產權質押融資服務。

 

  采用液態金屬制作的印刷電路和傳統電路相比,從表面看與傳統電路似乎沒什么區別,體現不出未來技術的科技感,但在成本、效率、良率和環保各方面占盡優勢。產品領先一步死,領先半步生。于洋說,公司在產業化過程中深刻體會到了任正非說過的這句話。液態金屬的應用擁有巨大空間,但產業化應用必須綜合考慮用戶的認知和使用習慣、配套系統的支持等諸多因素,公司在液態金屬領域很多更先進的技術儲備比如可拉伸電路等,還在等待著軟性機器人出現的那一天。

 

  點評

 

  從實驗室技術到市場化的產品和應用,從來都沒有捷徑;對于擁抱未來技術的夢之墨,其產業化之路更不是坦途。因為該技術本身具有很強的超前性,夢之墨走過不少彎路,但也摸索出了清晰的產業化路徑。其中,技術創新是根本,知識產權先行是保障,專利的創造、運用、保護和管理貫穿了實驗室技術從研發到產業化的全過程。(本報記者  劉 仁)

 

 

  (編輯:蔣朔)

 

 

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