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我国纳米绿色印刷技术现状

变宝网7月20日讯

不用感光冲洗,也不产生废水废液,报纸、书籍的版样就可以打印出来;电脑、手机的线路板,不用刻蚀,同样也可以轻松打印出来……这些看似神奇的技术,在我国科研团队的努力下已成为现实。

这就是在世界印刷领域全面领先的纳米绿色印刷技术,它凭借分辨率高、节能环保和成本低等优势,在印刷产业和印刷电路板行业产生了革命性变革。

传统的激光照排制版就像相机胶卷一样需要曝光显像,其使用的显影、定影液等化学物质会产生大量污染。即使目前最先进的计算机直接制版技术,也需要感光预涂层和化学处理过程。而纳米绿色印刷技术则完全不需要暗室和曝光过程,也不产生废水和废液,成本还比传统激光照排制版便宜1/3以上。

在位于北京怀柔的中科院化学所纳米绿色印刷产业化基地,记者现场感受了纳米绿色印刷技术的神奇魅力。只见生产车间里摆放着几台看似不起眼的制版机,工作人员正将一张铝板放进其中一台机器内,不到3分钟,一张印版就从机器尾端出来了。没有刺鼻的化学药水味,没有排污的管道,甚至没有大的噪音,整个制版过程就轻而易举地完成了。

我国纳米绿色印刷技术现状

中国科学院化学研究所研究员宋延林解释说,纳米绿色印刷制版技术的原理就是在亲水的板材上打印出纳米材料形成的亲油的图文区,通过亲油和亲水的差异形成图文区和空白区的差别。制版的板材本身是亲水性质,这使它不沾染油性的油墨;而印刷品上的图文区,则打印上亲油的纳米材料。这样,当印版上机印刷着墨时,打印有亲油纳米材料的区域就得到图片和文字,而没有打印亲油纳米材料的区域还是空白。

避免感光和冲洗过程,通过纳米材料对表面亲水、亲油性的控制,完成直接打印图案的过程,这个道理听起来似乎并不复杂。

然而,10多年前,当宋延林第一次提出这个思路时,便备受业界质疑:“如果这个方法确实可行,那国外科研人员和大公司为何迟迟不去做?”

对此,宋延林的回答是,数码照相技术最早是柯达公司研发出来的,但由于与其核心感光材料产业冲突,柯达犹豫不决最终导致他们没有在数码照相领域引领产业。印刷行业也是如此,柯达、富士、爱克发等国际巨头都是靠感光材料起家,面对非感光的新技术就很难取舍,“而这正是我们的机会”。

如果说遇到好的机遇更多是凭借眼光和运气,那么,能否抓住机遇和应对挑战并最终走向成功,则往往取决于胆识、决心和能力。

坚定信心之后,2004年,宋延林和两个同事组成了研究小组,利用几万元启动资金,在化学所一个简陋的地下室里开始了最初的研究工作。

经过4年多艰苦摸索和不断创新,2009年,在小小的地下室里,宋延林等人最终研制出纳米材料绿色制版的第一台样机,并给出版社打印出第一批产品。

宋延林至今对当时的场景记忆深刻。“在给出版社交付第一批产品的前夜,我们几个人整整熬了一个通宵,生怕出任何闪失。第二天捧着精美的打印产品,真是百感交集。”

宋延林说,现代科学技术史上,中国提出的理论体系比较少,自己的梦想是形成中国在绿色印刷领域的理论和技术体系。他首先想到的,就是提出纳米绿色印刷三定律。

“对一个印刷图形来讲,最重要的就是点、线和面的控制,如果你能做到最小的点、最细的线、最平的面,你的印刷质量一定是最高的。在这里我们要首先解决最小点的问题,完成第一个定律。”宋延林说。

如何控制液滴在固体表面的扩散和转移,这会遇到一个国际性难题——“咖啡环效应”,即一个墨滴从打印的喷孔喷出后会扩散,比喷孔孔径要大。如果能控制让墨滴不是扩大而是缩小,便解决了最小点的问题。经过攻关,宋延林团队做到了用一个25微米的喷孔打印机打出一个1.6微米的点。

“做出这个结果之后,我跟大家说,现在这个结果只能算是一个偶然,还不能成为常态,所以我们得继续努力,不要急于发表论文,要做就做到极致。”宋延林说。

最终,在坚持不懈的努力下,宋延林团队可以做到对墨滴大小甚至是取向精准自如的控制。“我们现在可以做到由纳米颗粒组成的墨滴形成非常均匀的点,并能让一个墨滴由一个、两个到几个数目可控的纳米颗粒形成。在此基础上,我们还能做到让纳米颗粒像糖葫芦一样串成一条直线,而之前两个液滴融合后常常会形成一个更大的液滴或波浪线。”

宋延林说,自己给团队成员和学生设定的要求是:你做到的要是世界上最好的结果,而不要满足于是最好的结果之一。哪怕是很小的一件事,都要做到极致。

 


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