宋延林研制纳米材料绿色制版技术,提出领先环保的“加法印刷”解决方案

2019-07-08 08:52:27     来源:科技日报

纳米技术与传统的印刷术,似乎有些不搭界,然而,中科院化学所研究员宋延林开创性的研究让两者发生了关系。不同寻常的是,他“定义”的印刷,无需感光冲洗就可以打印制版;不用染料便可以印出绚丽图片;不必刻蚀也能轻松打印出电路板,整个过程中不产生废水废液,而且成本低廉……


加法印刷不吃“别人嚼过的馍”


上世纪90年代,国内市场上几乎看不见国产品牌打印墨盒,核心技术被国外企业垄断,设备和耗材昂贵,让国内大多数企业望而却步。

宋延林研制纳米材料绿色制版技术,提出领先环保的“加法印刷”解决方案

“在中国创新创业,不仅是技术、商业问题,还要对整个社会和国家现状及发展态势有深刻理解。”宋延林指出,国家对环保、能源和生态等高度重视。2004年,在国家863计划支持下,宋延林开发出质量可与国外著名品牌媲美的墨盒和墨水,价格仅是其十分之一,生产过程完全绿色环保。


但是,宋延林清楚地认识到,将国外做出的东西实现国产化,是吃“别人嚼过的馍”。他要做独创的技术,从源头上杜绝传统印刷制版的污染问题。


2005年,他带领团队将目光锁定在纳米材料绿色制版技术上,通过创新提出领先、环保的“加法印刷”解决方案。


“整个印刷过程中,印版呈现印刷区(亲油墨)和非印刷区(亲水,不亲油墨)两种相反性质的区域。在亲水的版材上打印出纳米材料形成的亲油的图文区,通过两者之间的差异形成图文区和空白区,将原来的减法蚀刻工艺变为加法打印。”宋延林解释说。

宋延林研制纳米材料绿色制版技术,提出领先环保的“加法印刷”解决方案

“在版材生产技术上,采用纳米涂层取代原来电解氧化的过程,杜绝电解废液排放;在制版环节,用纳米材料打印制版代替曝光成像,根除感光废液排放;进一步用水性墨代替溶剂性墨,去除印刷产业链中80%以上污染。将来还会用纳米材料结构色消除染料生产和使用过程中的污染。”宋延林指出。


神奇印刷把“不可能”变为“我能够”


当一滴咖啡落到桌面,液滴边缘形成比中间区域颜色深得多的暗环,这种不均匀的沉积现象被称为“咖啡环效应”,这也正是困扰学术界和工业界多年的国际性难题。


宋延林常用一句话鞭策自身——要通过创新和坚持,把“不可能”变为“我能够”。经过大量的艰苦实验,宋延林带领团队能够操控组成墨滴的一个个纳米颗粒如同军队一样服从指令;让纳米颗粒像糖葫芦一样串成一条直线;让它们如立交桥一样三维立起。

宋延林研制纳米材料绿色制版技术,提出领先环保的“加法印刷”解决方案

宋延林团队能做到用25微米喷孔的打印机打出纳米精度的点,使绿色印刷技术能以更高精度印刷复杂的可穿戴电子器件。相关研究成果先后在《自然·通讯》《先进材料》等著名学术期刊发表,并被《自然》《科学》等作为研究亮点报道。


绿色印刷促进传统产业升级换代


“所有用户都希望拿到完整成熟的生产线,一按钮就能得到最具成本效益的产品,这对研究人员来说是一个艰巨的任务。”宋延林说。


宋延林至今记忆深刻,经过4年多艰苦摸索,2009年在一个简陋的地下室,他带领团队研制出纳米材料绿色制版的第一台样机。“在给出版社交付首批产品前夜,我们几个人熬了一个通宵,生怕出任何闪失。第二天捧着精美的印刷品,真是百感交集。”


如今,在北京的纳米绿色印刷产业化基地,不到3分钟,一张印版即被制成。宋延林表示:“相当于用数码照相机代替胶卷照相机,纳米材料绿色制版技术将所有信息在计算机里处理好,再通过打印直接得到印版,还可以在瓷砖、玻璃和丝绸等纺织面料上打印平面或立体图案。”


同时,宋延林还提出要推动印刷技术向“绿色化、功能化、立体化、器件化”发展。目前,从绿色印刷、印刷电子到3D打印的绿色印刷制造技术体系,已被纳入中国印刷业发展技术路线图。绿色制版和环保油墨技术销售到十余个国家和地区。

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