用納米綠色印刷技術輕松打印綠色世界

　　不用感光沖洗，也不產生廢水廢液，報紙、書籍的版樣就可以打印出來；電腦、手機的線路板，不用刻蝕，同樣也可以輕松打印出來。這些看似神奇的技術，在科研人員的努力下已經成為現實。

　　在位于北京懷柔的中科院化學所產業化基地，我們現場感受了納米綠色印刷技術的神奇魅力。只見， 生產車間里擺放著幾臺看似不起眼的制版機，工作人員們正將一張鋁板放進其中的一臺機器內，不到3分鐘，一張印版就從機器尾端出來了。沒有刺鼻的化學藥水味，沒有排污的管道，甚至沒有大的噪音，整個報紙、雜志的制版過程就在不到10平方米的空間里輕而易舉地完成了。

　　分辨率高、節能環保、成本低，納米綠色印刷技術正以其顯著的優勢對傳統印刷產業和印刷電路板行業進行著革命性改變，也將給我們的工作和生活帶來很多改變。

　　1、傳統的激光照排相當于“膠片照相機”，計算機直接制版技術如同“拍立得”，納米綠色制版技術就像是“數碼相機”。

　　5年前，在深刻意識到傳統印刷產業鏈存在嚴重的環境污染問題之后，中國科學院化學研究所研究員宋延林帶領他的團隊開始進行綠色制版技術的中試研究。

　　納米綠色印刷制造的核心理念是將納米材料和印刷技術相結合，實現印刷產業的綠色化、功能化、立體化和器件化。傳統印刷制版的原理是感光成像、化學顯影，而綠色印刷制版技術是利用納米材料制作出特殊的板材和墨水，直接打印使印版表面呈現出親水的空白區和親墨的圖文區，就可以直接印刷了。

　　“簡單來說，納米材料綠色制版的原理就是在親水的版材上打印出親油的圖文區，通過親油和親水的差異形成圖文區和空白區的差別。制版的版材本身是親水性質，這使它不沾染油性的油墨；而印刷品上的圖文區，則打印上親油的納米材料。這樣，印版上機印刷時，打印有親油納米材料的區域就得到圖片和文字，而沒有打印的區域還是空白一片。”宋延林進一步解釋。

　　激光照排技術需要兩次曝光顯影，過程繁瑣，而且使用的顯影、定影液等化學物質產生大量污染。即使目前最先進的計算機直接制版技術（CTP），也需要感光預涂層和化學處理過程。印刷油墨中所用的溶劑主要是芳香烴類、酯類、酮類、醚類等，印刷干燥后約70%—80%的溶劑直接揮發到空氣中；油墨中的重金屬等有害成分還存在嚴重的健康和食品安全隱患。

　　新的納米綠色印刷技術則完全不需要暗室和曝光過程，也不產生廢水和廢液，成本還比傳統激光照排制版便宜1/3以上。對此，宋延林做了形象的比喻：“通俗地講，傳統的激光照排相當于‘膠片照相機’，較先進的計算機直接制版技術相當于‘拍立得’，而納米綠色制版技術就像是‘數碼相機’。”

　　2、用納米涂層取代原來電解氧化的過程，用納米材料打印制備代替曝光成像，用水性墨代替油性墨，從源頭解決印刷產業鏈中80%以上的污染。

　　根據統計，2013年中國印刷行業總產值達10398.5億元，但也產生了大量的感光廢液、有害溶劑和版基電解廢液。同樣，傳統的印刷電路板行業也對環境產生巨大污染，生產廢液中含大量重金屬離子，嚴重污染環境。宋延林認為，納米綠色印刷制造技術可以從源頭防止這些污染的產生。“針對印刷產業鏈制版、版基和油墨的生產使用過程中產生的三大污染，納米綠色印刷技術用納米涂層取代原來電解氧化的過程，用納米材料打印制備代替曝光成像，用水性墨代替油性墨。這樣的綠色印刷技術體系可以解決印刷產業鏈中80%以上的污染。”宋延林說。

　　據測算，納米綠色印刷制造技術全面推廣以后，全國每年可減排上萬噸有機溶劑、數百萬噸廢液和廢水，節約數百噸銀和數萬噸銅等金屬。“不同納米結構有不同的性質，比如親水性和親油性，我們找到了納米結構和表面性質控制的規律。”宋延林說，將版基材料制成超親水性結構，再在上面打印超親油性的納米轉印材料，制出的印版印刷清晰度也會大幅提高。

　　科研人員還通過打印出目前最小的、只含一個納米粒子的墨點，再由這樣的墨點連成最細的線，形成平整的面，攻克了納米顆粒通過印刷方式形成高精度圖案的難題。由于納米材料綠色印刷電路技術具有價廉、靈活制備柔性電路的優勢，因此能提升傳統印制電路板行業的生產技術水平。尤為重要的是，目前電路板制造采用蝕刻工藝，一張覆銅板90%左右的銅都要腐蝕掉，并造成嚴重環境污染。“我們利用金屬納米顆粒，通過打印印刷的方式做這件事情，就可以避免污染環境和材料浪費。”宋延林說。

　　3、除了印刷書籍、報紙、雜志，還可打印靈敏度更高的地鐵車票，未來或許會打印手機、電腦、電視屏幕，卷起來就能帶走。

　　除了印刷書籍、報紙、雜志，納米印刷還可以生產靈敏度更高的電子票卡。宋延林介紹：“我們使用的地鐵票里面就有芯片和電路。目前，印制地鐵票電路的技術已全面通過考核，在從根本上消除污染的同時，還大大降低了成本。”據介紹，新技術印刷的車票除靈敏度高等優勢外，更具環保效益?，F有的車票很難回收利用，而應用納米綠色印刷技術制造的車票可以重新打漿，紙漿和金屬通過重力分離，絕大部分材料可以回收再利用。“這項技術我們還在繼續改進，像身份證等各種證件將來也可以通過印刷制備出來。”宋延林說。

　　在宋延林的眼中，納米材料綠色印刷制造技術有著廣闊的應用前景，是對多個傳統行業制造技術的革命，也將催生很多戰略新興產業。這項技術發展成熟后，可以應用在電子紙、電子服裝、物聯網、柔性顯示、電子裝飾、太陽能電池、照明導線、傳感器等諸多產業。目前，納米綠色印刷技術已經實現了在塑料、紡織面料和玻璃、陶瓷等多種材料上的圖案打印，可以解決傳統生產過程的高污染和高能耗問題。“也許將來手機、電腦、電視屏幕都可以打印出來，卷起來就能帶走。”宋延林說，“我們這個以印刷為開端的改變中國產業污染現狀的技術，能延伸的領域極廣，這將是一場新的技術革命。”