文 /宋延林

發(fā)展綠色印刷已經成為全行業(yè)的共識，在各方共同努力下，通過產學研緊密合作，相信在不久的將來，印刷技術將作為一種共性的制造平臺技術，在眾多傳統(tǒng)產業(yè)升級和戰(zhàn)略新興產業(yè)的發(fā)展中發(fā)揮重要作用。

印刷術為人類文明的發(fā)展和傳播做出了巨大貢獻，也是我國國民經濟的重要組成部分。然而，印刷產業(yè)近年來遇到了巨大的環(huán)保壓力。其中版材生產的電解廢液和廢渣、制版過程中的感光沖洗廢液以及油墨中的揮發(fā)性有機化合物（VOCs）排放等污染問題，成為影響行業(yè)發(fā)展的瓶頸。加之電子出版的沖擊，傳統(tǒng)的印刷產業(yè)遇到巨大挑戰(zhàn)。近年來，中國科學院化學研究所綠色印刷重點實驗室研究團隊基于納米材料的長期研究，提出和發(fā)展了納米綠色印刷制造產業(yè)鏈技術，努力推動印刷技術和產業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

納米綠色印刷技術研究進展

2013年，中科院啟動戰(zhàn)略性先導科技專項“變革性納米產業(yè)制造技術聚焦”，“納米綠色印刷與器件制造技術”項目是其中的重要研究內容，期望通過深入系統(tǒng)的研究，實現在印刷、電子、3D打印等領域的關鍵技術突破，從根本上解決傳統(tǒng)制造方式的污染問題，提升我國納米綠色印刷和器件制造領域的影響力和競爭力。

1.綠色印刷版材技術

印刷制版領域中，占據最大份額的是鋁版材，其生產需要經過電解、氧化等電化學反應過程，不僅工藝復雜，能耗大，而且會產生大量的廢酸、廢堿或廢渣等環(huán)境污染物。

為推動傳統(tǒng)版材生產工藝實現綠色清潔生產，中科院化學研究所研究人員提出一種無電解的綠色版材制備技術，通過特定的涂布工藝將納米材料在鋁版表面構造出特殊的微納米結構，從而實現印刷過程中對親水和油墨的浸潤性調控。該技術工藝簡捷、成本低廉且綠色環(huán)保。研發(fā)人員突破了納米綠色版材的關鍵技術和生產工藝，與承德天成公司合作建立了首條納米綠色印刷版材生產線，推動印刷版材的綠色制造。

2.綠色印刷制版技術

我國印刷行業(yè)的制版技術主要是計算機直接制版（CTP）技術和激光照排技術，這兩種技術存在感光廢液排放及資源浪費問題。中科院化學所研究團隊利用納米轉印材料和納微米結構版材對表面浸潤性的調控，發(fā)展出無需曝光沖洗的納米綠色打印制版技術，從根本上解決了感光沖洗的污染問題。

3.綠色印刷油墨技術

目前印刷領域主要使用的是溶劑型油墨，印刷干燥后約70%～80%的溶劑直接揮發(fā)到空氣中。大量的VOCs排放不僅給環(huán)境帶來嚴重的污染，也通過呼吸、接觸等直接影響人們的身體健康。中科院化學研究所研究團隊通過系統(tǒng)研究樹脂合成、顏料分散以及油墨制備等關鍵技術，開發(fā)出能在不同塑料表面實現良好印刷效果的環(huán)保油墨。與四川成都托展新材料股份有限公司合作，建成綠色油墨產業(yè)化基地，實現了綠色油墨的廣泛應用。

以上綠色版材、綠色制版和綠色油墨的開發(fā)，形成了完整的綠色印刷產業(yè)鏈技術，將從源頭解決印刷產業(yè)的污染問題，推動印刷產業(yè)的綠色變革和可持續(xù)發(fā)展。

綠色制版中心局部

納米綠色印刷制造技術的未來發(fā)展

針對印刷產業(yè)的未來發(fā)展，納米綠色印刷技術團隊進一步將印刷技術應用于建材、印染等眾多產業(yè)的技術變革中，并拓展印刷電子、印刷光子等新的發(fā)展方向，推動印刷產業(yè)向“綠色化、功能化、立體化、器件化”發(fā)展。

1.印刷電子

中國是世界最大的印刷電路板生產國，傳統(tǒng)的電路板制造采用蝕刻工藝，會造成嚴重的環(huán)境污染。同時，電子產品向微型化、輕薄型、透明化發(fā)展的趨勢，對電子產品的制造提出了更多新的要求，使傳統(tǒng)蝕刻工藝在柔性基材上的應用受到限制，并且生產工藝復雜、成本高昂。而納米綠色印刷技術避免了蝕刻工藝帶來的環(huán)境污染和材料浪費，并以其快速、大面積、精確可控等優(yōu)點，成為制造電子產品極具前景的重要發(fā)展方向，將推動和支撐物聯網、觸控顯示、生物芯片和可穿戴電子等眾多戰(zhàn)略新興產業(yè)的發(fā)展。目前，利用納米綠色印刷技術印制的電子票卡已成功在北京APEC會議和地鐵票卡等得到應用。此外，納米綠色印刷技術團隊還主持起草了我國提出的第一個國際印刷電子標準。

納米綠色制版圖樣及效果圖

2.印刷光子

人們通?？吹降纳手饕强咳玖匣蝾伭袭a生的，染料的生產和使用會產生嚴重污染，而我國染料產量占全球產量的近70%。納米綠色印刷技術團隊通過納米粒子的可控制備，開發(fā)了光子晶體結構色的規(guī)模生產技術，通過控制納米顆粒的尺寸使材料對可見光的選擇性反射和衍射而呈現不同色彩，有望從根本上解決染料生產和使用過程的嚴重污染問題，在包裝、顯示、裝飾和防偽等領域具有廣闊的應用前景。利用納米印刷技術還可以實現其在高效發(fā)光、高靈敏檢測芯片等領域的應用。

3.印刷芯片

芯片制造是我國面臨的卡脖子技術之一。納米綠色印刷技術突破了傳統(tǒng)印刷技術精度（通常在10微米量級）和材料種類的局限，可以在硅片上印刷出10納米量級的超高精度導電線路，有望突破傳統(tǒng)的蝕刻工藝，發(fā)展出一條全新的、具有自主知識產權的芯片制造技術路線。

納米綠色印刷技術與展望

納米科技與印刷技術的融合與創(chuàng)新，給古老的印刷術帶來新的活力。納米綠色印刷技術以其綠色環(huán)保、工藝簡潔及低成本等突出優(yōu)勢呈現出廣闊的產業(yè)變革前景，不僅徹底解決傳統(tǒng)蝕刻工藝的高耗能和高污染問題，還將在物聯網、高靈敏傳感乃至芯片制備等技術的發(fā)展中發(fā)揮重要作用。但一項新技術從實驗室創(chuàng)新到引領產業(yè)變革需要長期的艱苦努力，面臨許多挑戰(zhàn)。目前，發(fā)展綠色印刷已經成為全行業(yè)的共識，在各方共同努力下，通過產學研緊密合作，相信在不久的將來，印刷技術將作為一種共性的制造平臺技術，在眾多傳統(tǒng)產業(yè)升級和戰(zhàn)略新興產業(yè)的發(fā)展中發(fā)揮重要作用。