納米綠色印刷技術(shù)區(qū)別于傳統(tǒng)工藝，是一種以“增材制造”為特征的現(xiàn)代制造技術(shù)，類似于現(xiàn)在熱門的3d打印技術(shù)，需要增加什么才打印什么。從原理上來說，顯然新技術(shù)更加具有環(huán)保和節(jié)約的優(yōu)勢。2009年，宋延林團隊研發(fā)的納米綠色制版技術(shù)的中試線建成，并推向市場。
美國《時代周刊》以“中國制造”為題的某期封面上，巨大的手機張開外殼，里面是濃煙滾滾的工廠和螞蟻一樣的工人。這張圖片經(jīng)常出現(xiàn)在中國科學院化學研究所研究員宋延林的講演報告中：“這暗示中國以前的經(jīng)濟發(fā)展一是犧牲環(huán)境，嚴重污染;二是靠廉價勞動力。這就是中國給世界的印象，是作出改變的時候了!事實證明，我們可以通過技術(shù)創(chuàng)新拿出領(lǐng)先的綠色解決方案。”宋延林的話語擲地有聲。
戴著眼鏡，看上去文質(zhì)彬彬、書卷氣十足的宋延林，骨子里卻頗有點“好斗”的精神。宋延林將如何“改變世界”?——“采用納米技術(shù)，我們將可能改變已有80年歷史的基于感光成像的近代印刷制版技術(shù)。”這就是他的回答。
從“膠片相機”走向“數(shù)碼相機”
日前，記者跟隨中科院a類戰(zhàn)略性先導科技專項采訪組，來到位于北京懷柔科教園區(qū)的中科納新印刷技術(shù)有限公司，看到納米材料綠色印刷技術(shù)印制的許多精美印刷品，幾乎和傳統(tǒng)印刷品效果難分伯仲。不過，宋延林告訴我們，就在幾年前，印刷效果還達不到如此精美的程度。
的確，新技術(shù)從理念到付諸實踐有無數(shù)的波折。剛開始，很多人就問：為什么沒聽說國外有類似技術(shù)呢?宋延林不是一個喜歡“隨大流”的人，他選擇了“一意孤行”。他分析道：“就像柯達選擇將自己發(fā)明的數(shù)碼照相技術(shù)封存起來一樣，印刷行業(yè)的柯達、富士、愛克發(fā)等國際巨頭都是靠感光材料起家，自然不愿意砸掉自己利潤豐厚的‘金飯碗’，這正是我們的機會。”
按照宋延林的設(shè)想，是用納米材料的創(chuàng)新產(chǎn)生“變革性”技術(shù)，即將印刷表面進行納米結(jié)構(gòu)處理，使其形成圖文區(qū)與非圖文區(qū)清晰的界面，即圖文區(qū)超親油(疏水)，非圖文區(qū)超親水(疏油)。通俗地講，傳統(tǒng)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(shù)(ctp)相當于“拍立得”，而綠色制版技術(shù)就像是“數(shù)碼相機”。
不過，問題絕非想象的那么簡單。剛開始時印刷質(zhì)量并不理想，這是因為液滴在固體表面干燥的過程容易形成“咖啡環(huán)”，導致印刷物邊緣模糊不清。因此，不少專家肯定了這個方向的環(huán)保優(yōu)勢，但認為要實現(xiàn)圖文區(qū)和空白區(qū)的巨大反差非常困難，只能印刷低端產(chǎn)品。
宋延林沒有氣餒。憑借國家杰出青年科學基金和科技部、中科院的資助，他對基礎(chǔ)科學問題進行了系統(tǒng)透徹的研究，最終實現(xiàn)了對“液滴的擴散、黏附與轉(zhuǎn)移”等關(guān)鍵問題的突破，解決了困擾學界和工業(yè)界多年的“咖啡環(huán)效應(yīng)”。
宋延林用ppt為我們演示了在他“操縱”下神奇的納米世界：一個墨滴可以由一個、兩個到幾個數(shù)目可控的納米顆粒形成;一個個納米顆粒像糖葫蘆一樣乖乖“聽話”地整齊排列，串成一條直線。“納米尺度點、線、面形成控制等基礎(chǔ)問題的解決，突破了傳統(tǒng)印刷技術(shù)精度的極限，可以自豪地說，這是目前能看到的最好結(jié)果了。”
“打印”出綠色新世界
正如宋延林所說，納米綠色印刷技術(shù)區(qū)別于過去傳統(tǒng)工藝“減材制造”的方式，是一種以“增材制造”為特征的現(xiàn)代制造技術(shù)，類似于現(xiàn)在熱門的3d打印技術(shù)，需要增加什么才打印什么。從原理上來說，顯然新技術(shù)更加具有環(huán)保和節(jié)約的優(yōu)勢。2009年，宋延林團隊研發(fā)的納米綠色制版技術(shù)的中試線建成，并推向市場。在新技術(shù)拉動下，跨國企業(yè)ctp版材的價格從每平方米上百元，不得不跌至40元以下。
“從原理上改變技術(shù)，從流程上改變產(chǎn)業(yè)。”在此基礎(chǔ)上，他帶領(lǐng)團隊將納米材料應(yīng)用于綠色油墨、綠色鋁板基生產(chǎn)等領(lǐng)域，形成了完整的綠色印刷產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)。
你要是以為宋延林的“野心”只是“印書印報”，那你就“out”了。中科納新猶如芯片工廠般干凈整潔的車間里，僅有少數(shù)工人操作著機器。生產(chǎn)線的一頭，“吐”出一張張像“公交一卡通”大小的ic卡。2013、2014年全國科技活動周暨北京科技周主場的2萬張門票，就是這里制作的。
令人驚喜的是，納米綠色印刷技術(shù)在電子、建材、印染等行業(yè)也可以大顯身手。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(huán)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，就可以完全避免污染環(huán)境和材料浪費。”
宋延林介紹，納米材料綠色印刷電路技術(shù)具有價廉、靈活制備柔性電路的優(yōu)勢，不僅能提升傳統(tǒng)印制電路板行業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)水平，而且還可應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)、柔性顯示、太陽能電池、生物芯片等印刷電子產(chǎn)品領(lǐng)域，市場前景十分可觀。
“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。”宋延林已經(jīng)窺見了未來的無限商機。“我們這個以印刷為開端的改變中國產(chǎn)業(yè)污染現(xiàn)狀的技術(shù)，能延伸的領(lǐng)域極廣，這將是一場新的技術(shù)革命。”
“科學研究的價值在于創(chuàng)新，將個人夢想?yún)R入人類進步的夢想之中，不斷發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象，認識新規(guī)律，創(chuàng)造新應(yīng)用，將‘impossible’(不可能)變成‘i’m possible’(我能)，”宋延林話語鏗鏘有力，“我們追求的是要從根本上改變這個世界，讓她變得更加美好。”
向污染和壟斷“說不”
印刷技術(shù)應(yīng)用廣泛，我們身邊各種書刊、雜志、包裝袋、紙盒等與人類身體健康密切相關(guān)的各種印刷物上，幾乎無所不在。據(jù)統(tǒng)計，2013年，僅我國印刷業(yè)總產(chǎn)值就突破萬億元大關(guān)，達10398.5億元。自從上世紀80年代王選院士發(fā)明的漢字激光照排技術(shù)，讓我國印刷業(yè)“告別鉛與火，迎來光與電”之后，幾十年過去了，這個行業(yè)安靜得幾乎被人遺忘。
宋延林進入印刷行業(yè)，多少有點“誤打誤撞、順藤摸瓜”的味道。十幾年前，國外品牌的打印墨盒、墨水在我國賣得很貴。為了讓高高在上的“洋品牌”低下驕傲的頭顱，2004年，宋延林在“863”計劃支持下，開發(fā)出質(zhì)量可以和國外著名品牌媲美的墨水和墨盒，而價格幾乎是其十分之一。
隨著對印刷行業(yè)的了解，他意識到傳統(tǒng)的印刷產(chǎn)業(yè)鏈存在嚴重的環(huán)境污染問題：“激光照排技術(shù)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(zhì)產(chǎn)生大量污染。即使目前最先進的計算機直接制版技術(shù)(ctp)，也需要感光預(yù)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(fā)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。”
同時，印刷術(shù)是我國古代四大發(fā)明之一，而如今印刷行業(yè)的核心技術(shù)卻長期被國外企業(yè)壟斷，高端設(shè)備和耗材價格昂貴，國際巨頭坐享高額利潤。面對實力雄厚的競爭對手，宋延林沒有畏懼，愣是從打印墨盒一直“追殺”到印刷廠，“虎口”里奪食。
在和產(chǎn)業(yè)接觸的過程中，宋延林深刻認識到用科技進步改造、提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)是每個科研人員肩上沉甸甸的擔子。如何趕超?“我們必須另辟蹊徑，從技術(shù)上實現(xiàn)突破。”宋延林決心闖出條新路子，用納米材料通過打印研發(fā)出綠色制版技術(shù)。


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