納米科技的到來，給印刷行業(yè)帶來了翻天覆地的變化！

納米材料相關(guān)研究的興起，不僅催生了許多新的學(xué)科與研究熱點(diǎn)，對(duì)許多重要產(chǎn)業(yè)如印刷行業(yè)也產(chǎn)生很大的影響，也給印刷技術(shù)的發(fā)展帶來了新的機(jī)遇。

近年來納米材料的創(chuàng)新研究和應(yīng)用，不僅推動(dòng)了綠色版材、綠色制版和綠色油墨的綠色印刷全產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)的形成, 而且大大促進(jìn)了印刷電子、印刷光子和印刷芯片的發(fā)展。

納米綠色版材與綠色制版

傳統(tǒng)印刷制版都是基于感光成像的原理，需要使用不同的感光材料。感光材料在顯影、定影和沖洗過程中，還要用到許多化學(xué)材料和試劑，會(huì)產(chǎn)生大量的廢液污染。而納米材料綠色制版技術(shù)摒棄了傳統(tǒng)感光成像的思路，通過開發(fā)新型納米轉(zhuǎn)印材料，直接打印制版，實(shí)現(xiàn)了真正的印刷制版數(shù)字化。

“非感光、無污染、低成本”是納米材料綠色制版技術(shù)的三大特點(diǎn)。這項(xiàng)綠色、節(jié)能的技術(shù)成為取代激光照版和計(jì)算機(jī)直接制版技術(shù)的前沿印刷制版技術(shù)，使用納米綠色制版的成本是傳統(tǒng)版材涂布成本的20%。

從應(yīng)用的效果來看，印刷品成品銳利度更高、文字更清晰，色彩豐富。不需感光成像、不會(huì)污染環(huán)境、印刷流程縮短......

近日，由我國(guó)自主研發(fā)的納米材料綠色制版印刷技術(shù)在中國(guó)科學(xué)院懷柔科教產(chǎn)業(yè)園納米材料綠色打印印刷技術(shù)產(chǎn)業(yè)化基地開始運(yùn)用于國(guó)家正式出版物，這標(biāo)志著該項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)正式從實(shí)驗(yàn)研發(fā)走向市場(chǎng)商業(yè)化運(yùn)用。

納米材料綠色制版技術(shù)

納米材料綠色制版技術(shù)以“加法原理”實(shí)現(xiàn)高效快速、清潔環(huán)保的制版過程。

簡(jiǎn)單來說，這種納米材料綠色制版技術(shù)是以噴墨打印技術(shù)為基礎(chǔ)，在親水的空白基材上打印親油墨的圖文區(qū)域，即將特制的納米復(fù)合轉(zhuǎn)印材料通過直接制版設(shè)備打印在具有微納米結(jié)構(gòu)的超親水版基上，利用納米材料對(duì)界面性質(zhì)的調(diào)控，在版材表面形成具有相反浸潤(rùn)性的微區(qū)(親油的圖文區(qū)和親水的非圖文區(qū))，從而實(shí)現(xiàn)直接制版印刷(圖2)。

圖2 納米材料綠色制版技術(shù)

總結(jié)

納米綠色版材是將新型功能納米材料通過特定工藝均勻涂布在未經(jīng)電化學(xué)處理的基板表面，使金屬版材在具有合適的粗糙度的同時(shí)，又具有良好的吸墨性和耐磨性，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)版材所具備的高耐印力和保水性等印刷要求，是真正意義上的綠色版材。

納米綠色版材的生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，將納米涂布液涂布在鋁版材表面，烘干后就得到納米綠色版材。

納米材料綠色制版技術(shù)要發(fā)展成為一項(xiàng)可行的應(yīng)用技術(shù)，還必須考慮印版的實(shí)際應(yīng)用要求，如分辨率、耐印力等。

為滿足印版高分辨率的要求，通過對(duì)印版表面進(jìn)行納米結(jié)構(gòu)處理，實(shí)現(xiàn)了版材的超親水性，并通過有效調(diào)控轉(zhuǎn)印材料在超親水版材表面的擴(kuò)展和浸潤(rùn)行為，實(shí)現(xiàn)了圖文區(qū)域浸潤(rùn)性從超親水到超親油的轉(zhuǎn)變，從而保證印版圖文區(qū)與非圖文區(qū)形成清晰的界面，使印版具有很高的分辨率 (圖3)。

圖3 用于綠色打印制版技術(shù)的無機(jī)納米復(fù)合材料示意圖及印刷的樣品

納米油墨

油墨是印刷過程的關(guān)鍵材料之一，其各方面的性能會(huì)影響印刷品的質(zhì)量，因而改善油墨性能對(duì)提高印刷效果具有重要作用。隨著對(duì)環(huán)保性和油墨本身要求的提高，環(huán)保型油墨、高純度和高細(xì)度油墨將得到長(zhǎng)足的發(fā)展?；诩{米材料的多種特性，油墨中加入納米粒子等納米材料不僅可以顯著提高油墨的耐紫外性、耐候性、著色性等，而且將極大地推動(dòng)功能油墨的發(fā)展，可望給油墨產(chǎn)業(yè)帶來巨大的變革。而以水性油墨為代表的環(huán)保油墨的發(fā)展，更將對(duì)綠色印刷產(chǎn)業(yè)鏈的形成具有深遠(yuǎn)的意義。

由于納米粒子具有很大的比表面積，能大大改善顏料的親油性和可潤(rùn)濕性，并能保證整個(gè)油墨分散系的穩(wěn)定。所以添加有納米粒子的納米油墨，其印刷適性會(huì)得以提高。

納米材料與印刷油墨結(jié)合，可制備粒徑小、細(xì)度高的油墨。納米顏料用量少、光澤好、成膜均勻、印刷圖像清晰。此外，納米油墨具有耐水、耐磨、穿透性佳等優(yōu)點(diǎn)。例如，添加特定納米粒子的納米油墨來印刷彩色印刷品，印刷品層次會(huì)更豐富，圖像細(xì)節(jié)表現(xiàn)能力也會(huì)大大提升。

印刷電子

中國(guó)是世界大的印刷電路板生產(chǎn)國(guó)，傳統(tǒng)的電路板制造采用蝕刻工藝，造成嚴(yán)重環(huán)境污染。同時(shí)，電子產(chǎn)品向微型化、輕薄型、透明化發(fā)展的趨勢(shì)，對(duì)電子產(chǎn)品的制造提出了更多新的要求。傳統(tǒng)蝕刻工藝因在柔性基材的應(yīng)用限制以及生產(chǎn)工藝復(fù)雜、成本高昂等局限，而納米綠色印刷技術(shù)則避免了蝕刻工藝帶來的環(huán)境污染和材料浪費(fèi)，以其快速、大面積、可控等優(yōu)點(diǎn)，成為制造電子產(chǎn)品極具前景的重要發(fā)展方向，將推動(dòng)和支撐物聯(lián)網(wǎng)、觸控顯示、生物芯片和可穿戴電子等眾多戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。目前，利用納米綠色印刷技術(shù)印制的電子票卡已成功在北京APEC會(huì)議和地鐵票卡等得到應(yīng)用，并主持起草了我國(guó)提出的一個(gè)國(guó)際印刷電子標(biāo)準(zhǔn)。

印刷光子

人們通?？吹降纳手饕咳玖匣蝾伭袭a(chǎn)生，但染料的生產(chǎn)和使用會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重污染，而我國(guó)染料產(chǎn)量占全球產(chǎn)量的近70%。納米綠色印刷技術(shù)團(tuán)隊(duì)通過納米粒子的可控制備，開發(fā)了光子晶體結(jié)構(gòu)色的規(guī)模生產(chǎn)技術(shù)，通過控制納米顆粒的尺寸使材料對(duì)可見光的選擇性反射和衍射而呈現(xiàn)不同色彩，有望從根本上解決染料生產(chǎn)和使用過程的嚴(yán)重污染問題，在包裝、顯示、裝飾和防偽等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。利用納米印刷技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)其在高效發(fā)光、高靈敏檢測(cè)芯片等領(lǐng)域的應(yīng)用。

印刷芯片

芯片制造是我國(guó)面臨的卡脖子技術(shù)之一。納米綠色印刷技術(shù)突破了傳統(tǒng)印刷技術(shù)精度(通常在10微米量級(jí))和材料種類的局限，可以在硅片上印刷出10納米量級(jí)的超高精度導(dǎo)電線路，可望突破傳統(tǒng)的蝕刻工藝，發(fā)展出一條全新的、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的芯片制造技術(shù)路線。