2013年5月16日，在第八屆北京國際印刷技術展覽會開展第三天舉辦的“第一屆中國功能材料印刷技術發展論壇”上，介紹了薄膜印刷紙電池技術。據了解，薄膜印刷紙電池技術的終端產品包括有源或半有源型的RFID電子標簽、標簽傳感器、智能卡和智能包裝、醫用電子藥貼和化妝品等。中華印刷包裝網記者有幸采訪了張霞昌博士，現在就讓我們一起走近他，了解更多關于“紙電池”的應用與發展空間吧！

上圖：華裔科學家張霞昌博士

什么是紙電池？

紙電池，是用紙張作為載體的電池。科研人員將由銀和碳納米材料制成的特殊墨水，涂在紙張上制成“紙電池”，為輕型、高效的新型能源存儲帶來希望之光，華人科學家張霞昌博士是這種紙質電池的主要研發者。據他講述，這種電池制作為智能卡、音樂賀卡和電子報紙等的電源，并可用于RFID（射頻識別）電子標簽，隨著RFID技術的迅速發展，這種紙質電池的潛在市場未來有望達到幾十億美元。

紙電池它實際就是一個電源，例如我手里這個帶有紙電池的RFID商標，其實它就是一個RFID溫度傳感器標簽，里面可以看出來有三個部分：電池、芯片和天線，芯片里面就有一個溫度傳感器，它主要應用在哪些方面呢？首先，它可以放在人體上，測量人的體溫，比如很多疾病都需要這個檢測，尤其是對在家里的病人，可以通過２４小時的溫度檢測，另外，社會上有很多食品、藥品的質量安全問題，是怎么造成的？很多人都知道，除了生產單位的問題，還有很多流通環節的問題，譬如有些是需要冷藏的，不適宜溫度太高，那么結果呢，應該是冷藏的地方沒有冷藏，譬如牛奶就不能超過多少溫度，要不然就壞了，如果它放冰箱里就能放好幾天，這樣這個產品就能讓標簽實現一個全過程的追溯。”張霞昌博士說道。

譬如這是一個藥品，在貼了這個標簽之后，它就從生產出來的那天起就有一個身份證，此外它所處的環境的溫度都有記錄，當溫度提高的時候，東西可能會壞，不同的產品對溫度的需求也不同，當這個運輸過程中，你可以通過閱讀這個標簽讀出溫度有無超標。在所有的產品中，只要需要冷藏、保鮮的產品都可以應用，譬如蔬菜的運輸。”張霞昌博士一邊演示著手中的樣品標簽，一邊講述。    和藥品監管碼的不同，藥監碼是非動態的，只能顯示這個產品來自于哪里，問題是不能記錄溫度的變化。而裝有紙電池的標簽則可以令這個過程動態化，它的身體里有一個全球唯一的代碼，相當于RFID的身份證，而且這個號碼是全球唯一的，就是芯片上的號碼。

上圖：張霞昌博士提供的RFID溫度傳感標簽

這個產品是剛剛研發出來的，核心除了紙電池的專利技術，還有就是帶傳感器的芯片。雖然以前就有帶芯片的這門技術，但當時條件還不完善，現在隨著物聯網的普及，使得這個產品有了更廣泛的用途。換句話說，以前我們追求的是產品出廠質量，現在我們追求的是全周期的質量監控，除了生產，還有庫存、物流等流通領域，不管這個產品最后到了哪里，貼上這個標簽之后，它就可以完整地記錄這個產品的每一段路程，尤其為藥品提供了一個有效的生命周期。”張霞昌博士說。

舉個例子，如果是某種藥品貼上了這類標簽，那么醫生就是最后的閱讀者，他則只需要一個閱讀器就可以讀出這個藥品是否合格；如果是私人用戶，也可以通過手機里的RFID閱讀器進行查看。另外，張霞昌博士還談到了另外一種可能，他說：“我們還可以在這上面設置一個顯示屏，終端用戶只要按以下電源，相關信息就能在這個顯示屏上讀出，也能一眼辨出這個產品是否合格。

傳感器標簽，溫度只是一個應用領域，它還可以變身為心跳傳感器。還有一種是BIP標簽，沒有傳感器的標簽，它比傳統的無源標簽要強很多，但又比有源的弱一些，但價格非常適中，譬如武器的管理、圖書的管理、資產的管理等。”

目前，張霞昌先生在昆山、寧波兩地分別設廠，現在尚處于建設紙電池生產線階段，終端產品還是在開發階段，但已經出了一部分樣品在進行市場推廣。

新型紙電池作為一種新概念電池，目前還只能把這種新型紙電池定位為一種探索性研究發明。由于工藝和其他方面的原因，它并不能替代廣泛使用的其他種類的電池，也不可能在短時間內占有市場。對于筆記本電腦、手機、數碼相機乃至汽車都是一種理想的驅動裝置。因為可塑性強，這種電池甚至可以被做成車門的形狀，在驅動微型醫療裝置(譬如心臟起搏器)方面有著其它電池不可比擬的優勢。回到印刷行業來看其市場前景還是可觀的，或許是一場劃時代的革新，因為印刷電子工業的發展就給了傳統印刷工業更大的機會，傳統印刷工業目前的技術很難取突破，但印刷電子的發展可以推動它的發展，所以二者的發展是相輔相成的。環保、低功耗、價格低、價值大，這是印刷電子工業的特性。

 上圖：清晰可見的三大組成部分——紙電池、芯片和天線。

離開芬蘭毅然選擇回國創業，張霞昌博士坦言首要原因是因為自己是一個中國人。他說：“主要因為紙電池是未來印刷電子工業發展最重要的一個空間，作為一個中國人而言，回國創業也是一件很自然的事情，其實沒那么多理由，很自然的就回來了。”

據統計，2011年，印刷電子產業全球總產值達到24億美元，到2021年，印刷電子產業總產值有可能達到1000億美元，這說明印刷電子市場的前景是非常廣闊的。我國是電子產品的消費和生產大國，也是印刷大國。而張霞昌博士和他的紙電池技術也同樣面臨著巨大的市場機遇和空間，目前紙電池產品已經開發成功了，惟一欠缺的是推廣它的用途。

也許很多人會有疑問，這樣的電池能維持多長時間呢？張霞昌博士是這樣回答的：“紙電池的壽命取決于功耗，一般而言它在貨架上的時效在三年以上。功耗太小，所以紙電池的冷藏功率太小，在一般正常的低溫零下18度至零下22度，研究顯示，在2伏的電壓下，這種新型紙電池每克能產生10毫安的電流。據介紹，這種新型的電池除了制作方法創新外，還具有很多重要的特性，比如說柔韌性。這種新型的紙電池由于成分主要是纖維素，因此保持了紙的一些特性，具有較好的柔韌性。根據實驗顯示，這種電池對溫度的適應能力相當強，在-45℃至80℃的溫度區間都能正常使用。

面對新的市場，開拓起來有一定難度，但當這個市場一旦打開就會非常大。張霞昌博士對此很有信心，原因有二：首先是電池的技術，因為這個電池就是國際領先的，就是他發明的，“紙電池之父”這個榮譽早在國內媒體報道之前就已被歐美媒體廣泛傳播；其次，芯片也是海外最好的芯片，它本身就代表著國際最先進的水平。