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电子纺织革命:村田和帝人的合资公司开创可穿戴电容材料新纪元
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电子纺织革命:村田和帝人的合资公司开创可穿戴电容材料新纪元
发布时间:2024-05-13
作者来源:金航标
浏览:941
造袜子也是新质生产力,它不比手机或者电动车更容易。
小小的手机塞满了几千个零部件,这其中最多的不是芯片和传感器,而是一种多层陶瓷电容MLCC。
手机里的电容主要是电能储存元件,用来储存来往穿梭、强度不一的电流。一部手机有上千个这样的电容器件,比米粒还要小,自然也就不容易为人所知。但它却无处不在,一台AI服务器MLCC用量可达3000~4000颗,在一辆汽车这样电容能达到上万颗。
谁在生产这样的工业大米?主要的巨头就是日本村田制作所,它能占比全球1/3的市场。另外的玩家则是日本TDK和太阳诱电。台湾国巨、广东潮州三环也在这方面追赶。
一家技术强劲的企业,往往具有很强的扩张能力,远在你我的视野之外。就像TDK也是一家具有强大传感器的公司,村田在压电传感器方面则有着巨大的研发能力。
村⽥制作所的重点之⼀是压电效应的薄膜传感器,这是一种材料响应于施加的应⼒⽽产⽣电压。村田很想将其用在可穿戴设备,也掌握了⼤量的电⽓特性数据。但是,无法找到合适场景。
直到无意中村田的工程师,碰到⼀家袜⼦制造商。这家袜子制造商,采用化学试剂来抗菌和除臭。这种方法既不环保,而且效果也会随着洗涤而衰减。工程师的想法被触动:电压是否可以来抗菌?
村田立刻行动起来,它找到了另外一家材料制造商,不是陶瓷,而是纤维。这就是在时尚面料独树一帜的日本帝人公司。
帝人也是全球飞机机翼复合材料碳纤维的重要提供者,它的电子材料也广泛用在通讯和IT领域。这些多元化企业的面孔,往往很难用一张脸型来描述。
双方形成了一个新的合资公司,制造了一种PieClex的材料。它产⽣的电压范围从⼏伏到⼤约⼏⼗伏,这是⼈类⽆法感知的⽔平。
人体可感知的静电是在3000 V甚至上万伏,这可比我们想象的要高得多。其实是因为静电作用时间都是在微秒级,因此我们也无法感知到这种微小能量。然⽽这种电压⾜以抑制微⽣物的⽣⻓。
换句话说,织物发挥抗菌效果。
⽤纤维制成的器件,与村⽥制作所专⻔从事的电⼦元件,其实还是有很大的不同。这需要⼤量的材料样品,来获得⼈类舒适感相关的物理数据。
而另外的挑战,是如何测量拉伸和收缩所产⽣的放电效应,以及对微⽣物的影响。这两个“自证清白”的逻辑闭环,给工程师带来了制造工具的新挑战。
为了测量织物和布料表⾯在几十微秒的极瞬间所产⽣的电量,一种定制的静电⼒显微镜(EFM)被开发出来。
不仅如此,企业还必须自行制造新的工装夹具和精密的测量系统,并且要有稳定的测试方法。一个新产品的出现,往往需要征服的不是一座技术山头,而是一个技术群峰。开发一种新材料如此之难,就因为它不仅仅是研发产品,也要研发一套完整的制造系统。
这并非只能在一个企业的边界里完成。创新的火花,还要源自跨界的碰撞。村田的电气工程师与帝人的材料工程师建⽴了一套合作系统,村⽥负责评估电⽓特性和抗菌功能,⽽帝⼈Frontier则负责评估布料的颜⾊和触感。这种组织之间毫无约束力的协同,其实是最难的。
这种材料另外的好处就是可降解。压电材料很容易让⼈想起村田的老本行:陶瓷材料。但PIECLEX是由“聚乳酸(PLA)制成,当PIECLEX被埋在⼟壤中时,会形成⽣物降解。这是一种生物循环,不需要焚烧。
这种能发电的材料兼顾了循环经济、绿色经济、电子织物、柔性电子等诸多特性,看上去真是一种很有生命力的方向。然而,它的研制过程却是充满了太多夭折的通道,而且耗钱也没有短期效应。但是传统产业就是这样充满了勃勃生机,你熟悉的事物背后总是藏着一大块陌生的空间。
纺织服装是中国制造的基本盘,但这里偏见的浓度与资金的真空度一样令人瞠目结舌。形成对照的是,无论美国还是日本,都在服装材料寻求技术上的巨大突破。
美国奥勒冈大学的纺织学院,正在Nike、Puma的支持下,在电子材料和功能材料,向东方重新学习新的纺织技术。而美国麻省则致力于将芯片像纤维一样纺织到纤维中去。
当那些似乎是不务正业的公司在埋头探索黑暗隧道的时候,很多人只愿意把大把的资金和视线锁定在战略新兴产业。其实任何一门传统产业,都可以是战略新兴产业。村田已经成为手机、电动汽车行业的顶流供应商,也愿意进入袜子的供应链体系。这是一种赢在未来的长期主义战略。如果中国企业,还只是在低价格卷门帘上下功夫的话,那么很容易刚挤入一个赛道,又会消失在另外一个赛道上。
免责声明:本文采摘自南山;林雪萍,本文仅代表作者个人观点,不代表金航标及行业观点,只为转载与分享,支持保护知识产权,转载请注明原出处及作者,如有侵权请联系我们删除。
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