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纳米材料环保印版,解决印刷产业链中80%以上环境污染

把“命门”掌控在自己手里

纳米技术与传统的印刷技术,貌似有点不搭界,然而,中科院化学所研究员宋延林创新性的科研让两者产生了关联。非同寻常的是,他“定义”的印刷,不需要感光冲洗就可以印刷印刷制版;不需要染料便可以印刷绚丽图片;不需要刻蚀也可以轻易印刷出电路板,全过程中不产生废水废液,并且成本费用低廉……

加法印刷不吃“别人嚼过的馍”

上世纪90年代,我国市场上基本看不到国产印刷墨盒,关键技术被国外企业垄断,机器设备和耗材价格昂贵,让我国大部分企业望而止步。

“在我国创新创业,不仅仅是技术工艺、商业难点,还需要对一整个社会和国家现状以及发展形势有准确把握。”宋延林提到,国家对环境保护、能源和生态环境等极其重视。2004年,在国家863计划的支持下,宋延林研发出品质可与国外知名品牌匹敌的墨盒和墨水,价钱仅是其十分之一,生产制造过程完全绿色环保。

然而,宋延林清晰地了解到,将国外做出来的东西变成国产化,是吃“别人嚼过的馍”。他要做独创性的技术工艺,从根源上避免传统印刷制版的环境污染难点。

2005年,他率领团队将目光投注在纳米材料环保印刷制版技术工艺上,凭借创新提到前沿、环保的“加法印刷”解决方法。

“一整个印刷过程中,印刷版展现印刷区(亲印刷油墨)和非印刷区(亲水,不亲印刷油墨)两个相反特性的区域。在亲水的版材上印刷出纳米材料产生的亲油的图文区,凭借彼此之间的差别产生图文区和空白区,将原先的减法蚀刻工艺变成加法印刷。”宋延林解释说。

“在版材生产工艺上,运用纳米涂层替代原先电解氧化的过程,避免电解废液的排放;在印刷制版环节,用纳米材料打印印刷制版取代曝光成像,彻底消除感光废液的排放;进一步用水性油墨取代溶剂性墨,解决印刷产业链中80%以上环境污染。未来还会用到纳米材料结构色解决染料生产和使用过程中的环境污染。”宋延林提到。

神奇印刷把“不可能”变成“我可以”

当一滴咖啡落在桌面上,液滴边沿产生比中间区域色彩深得多的暗环,这类不均衡的沉积现象被称作“咖啡环效应”,这也恰好是困扰学界和工业界数年的全球性难点。

宋延林经常使用一句话鼓励自己——要凭借创新和持之以恒,把“不可能”变成“我可以”。通过大量的艰辛实验,宋延林率领团队可以控制组成墨滴的一个个纳米颗粒物仿佛军队一般听从命令;让纳米颗粒物像冰糖葫芦一般连接成一条直线;让它们如立交桥一般三维立起。

宋延林团队能实现用25微米喷孔的打印机打印出纳米精度的点,使环保印刷技术能够以更高精度印刷复杂的可穿戴电子元器件。有关科研成果相继在《自然·通讯》《先进材料》等知名学术刊物刊登,并被《自然》《科学》等作为科研亮点报道。

环保印刷促进传统产业更新换代

“任何用户都期望获得完善稳定的生产线设备,一按钮就能获得最具成本经济效益的产品,这对科研人员而言是一个艰巨的任务。”宋延林说。

宋延林迄今记忆深刻,通过4年多艰辛探索,2009年在一个简单的地下室,他率领团队研发出纳米材料环保印刷制版的首台打样机。“在给出版社交付第一批产品前一晚,我们几个人熬了一个通宵,就怕出任何闪失。隔天捧着精致的印刷品,真的是五味杂陈。”

现如今,在北京的纳米环保印刷产业化基地,没到3分钟,一张印刷版即被制作出来。宋延林表明:“相当用数码相机取代胶卷照相机,纳米材料环保印刷制版技术工艺将任何信息在计算机里处理好,再凭借印刷直接获得印刷版,还能在瓷砖、玻璃和丝绸等纺织面料上印刷平面或立体图案。”

另外,宋延林还提到要促进印刷技术向“绿色化、功能化、立体化、器件化”发展。现阶段,从环保印刷、印刷电子到3D印刷的环保印刷生产技术体系,已被列入中国印刷业发展技术路线图。环保印刷制版和环保油墨技术工艺销售到十余个国家和地区。

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