作者:彭科峰 来源:中国科学报 发布时间:2014-8-5 9:10:55
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纳米材料绿色印刷:“打”出个绿色世界

 

■本报记者 彭科峰

不用感光冲洗,也不产生废水,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,同样可以轻松打印出来……

这些看似神奇的技术,在中科院化学所科研人员的努力下已经变成现实。以宋延林研究员为代表的“纳米材料绿色印刷”技术团队,目前正在“印刷制造”的道路上高歌猛进。日前,《中国科学报》记者来到中科院化学所位于北京怀柔的产业化基地,现场感受了纳米印刷技术的神奇魅力。

革命性变革

“目前印刷业的发展仍然呈现增长势头。2013年,中国的印刷行业总产值达10398.5亿元,预计‘十二五’末期达到1.1万亿元。”宋延林介绍,但印刷行业同样也是一个高污染行业,每年产生的感光冲洗废液达百万吨,有机溶剂排放达数十万吨,电解氧化废液、废水和废渣等达千万吨。同样,传统的印刷电路板行业也对环境产生巨大污染,生产废液中含大量重金属离子,严重污染环境。

宋延林说:“纳米绿色印刷制造技术是对传统印刷产业和印刷电路板行业的革命性变革,可以从源头防止这些污染的产生。”

纳米绿色印刷制造的核心理念是将纳米材料和印刷技术相结合,实现印刷产业的绿色化、功能化、立体化和器件化。传统印刷制版的原理是感光成像、化学显影,而绿色印刷制版技术是利用纳米材料制作出特殊的板材和墨水,直接打印使印版表面呈现出亲水的空白区和亲墨的图文区,就可以直接印刷了。这种技术,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三分之一以上,以后还可以继续降低”。

在中科纳新的生产车间内,记者刚好遇到一批来印刷教材的客户。他们将电子版传到车间的电脑上后,工作人员操作一台约1米高的制版设备,熟练地将一张版材放入,不到3分钟,一张印版就完成了。经过固化后上机印刷,这本教材的第一页就印了出来。整个制版过程在不到10平方米的空间内完成,没有噪音,也没有任何其他污染物产生,真正实现了全程绿色。看着清晰的版样,前来印刷教材的客户连连叫好。

多材料打印

“这项技术是中科院的A类先导专项‘变革性纳米产业制造技术聚焦’的核心任务之一。2009年,我们就开始进行绿色制版技术的中试研究,目前已在印刷行业逐步推广,并形成了包括绿色制版、绿色版基和绿色油墨在内的完整的绿色印刷制造产业链技术。我们印刷的第一份报纸,就是《北京日报》集团下面的《京郊日报》。”宋延林自豪地说。

宋延林的“绿色印刷电子”之路,也在稳步推进。他们已经利用这项技术,制作电子标签和各种票证,在物联网领域广泛应用。“举个例子,我们使用的地铁票里面就有芯片和电路。目前,印制地铁票的技术已全面通过考核,从根本上消除污染的同时,极大地降低了成本。”

在印刷电路的车间,记者注意到,通过技术团队研发的设备和油墨,可以直接印刷头发丝粗细的电路。“这项技术我们还在继续改进,未来像身份证这样的各种证件,包括手机触摸屏,也可以通过印刷制备出来。”宋延林还介绍,目前,他们的技术已经实现了在塑料、纺织面料和玻璃、陶瓷等多种材料上的图案打印,可以解决传统生产过程的高污染和高能耗问题。

撬动大产业

在宋延林的展望中,纳米材料绿色印刷制造技术有着广阔的应用前景,是对多个传统行业制造技术的革命,也将催生很多战略新兴产业。这项技术发展成熟后,可以应用在电子纸、电子服装、物联网、柔性显示、电子装饰、太阳能电池、照明导线、传感器等诸多产业。

“纳米绿色印刷制造技术能够撬动很多大的产业。”宋延林说。

在纳米材料绿色印刷制造领域,宋延林领衔的技术团队正走在世界的前列。他们从印刷技术的原理突破出发,在最基本的墨点尺寸与融合的控制方面取得了创新的研究成果,并率先实现了应用,其理念和思路都是引领性的,也受到国内外产业界的广泛关注和跟踪。

“但我们并不担心。在这些技术方面,我们有一些关键性的专利布局,也有着深厚的基础科学与技术研究积累。随着这项技术的日臻成熟,其变革性会逐渐显现,将会极大地影响和改变人们的生活和工作方式。”宋延林说。

《中国科学报》 (2014-08-05 第1版 要闻)
 
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