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用绿色印刷改变世界

  • 发布时间:2014-08-25 05:39:53  来源:经济日报  作者:佚名  责任编辑:罗伯特

  美国《时代周刊》以“中国制造”为题的某期封面上,巨大的手机张开外壳,里面是浓烟滚滚的工厂和蚂蚁一样的工人。这张图片经常出现在中国科学院化学研究所研究员宋延林的讲演报告中:“这暗示中国以前的经济发展一是牺牲环境,严重污染;二是靠廉价劳动力。这就是中国给世界的印象,是作出改变的时候了!事实证明,我们可以通过技术创新拿出领先的绿色解决方案。”宋延林的话语掷地有声。

  戴着眼镜,看上去文质彬彬、书卷气十足的宋延林,骨子里却颇有点“好斗”的精神。宋延林将如何“改变世界”?——“采用纳米技术,我们将可能改变已有80年历史的基于感光成像的近代印刷制版技术。”这就是他的回答。

  从“胶片相机”走向“数码相机”

  日前,记者跟随中科院A类战略性先导科技专项采访组,来到位于北京怀柔科教园区的中科纳新印刷技术有限公司,看到纳米材料绿色印刷技术印制的许多精美印刷品,几乎和传统印刷品效果难分伯仲。不过,宋延林告诉我们,就在几年前,印刷效果还达不到如此精美的程度。

  的确,新技术从理念到付诸实践有无数的波折。刚开始,很多人就问:为什么没听说国外有类似技术呢?宋延林不是一个喜欢“随大流”的人,他选择了“一意孤行”。他分析道:“就像柯达选择将自己发明的数码照相技术封存起来一样,印刷行业的柯达、富士、爱克发等国际巨头都是靠感光材料起家,自然不愿意砸掉自己利润丰厚的‘金饭碗’,这正是我们的机会。”

  按照宋延林的设想,是用纳米材料的创新产生“变革性”技术,即将印刷表面进行纳米结构处理,使其形成图文区与非图文区清晰的界面,即图文区超亲油(疏水),非图文区超亲水(疏油)。通俗地讲,传统的激光照排相当于“胶片照相机”,较先进的计算机直接制版技术(CTP)相当于“拍立得”,而绿色制版技术就像是“数码相机”。

  不过,问题绝非想象的那么简单。刚开始时印刷质量并不理想,这是因为液滴在固体表面干燥的过程容易形成“咖啡环”,导致印刷物边缘模糊不清。因此,不少专家肯定了这个方向的环保优势,但认为要实现图文区和空白区的巨大反差非常困难,只能印刷低端产品。

  宋延林没有气馁。凭借国家杰出青年科学基金和科技部、中科院的资助,他对基础科学问题进行了系统透彻的研究,最终实现了对“液滴的扩散、黏附与转移”等关键问题的突破,解决了困扰学界和工业界多年的“咖啡环效应”。

  宋延林用PPT为我们演示了在他“操纵”下神奇的纳米世界:一个墨滴可以由一个、两个到几个数目可控的纳米颗粒形成;一个个纳米颗粒像糖葫芦一样乖乖“听话”地整齐排列,串成一条直线。“纳米尺度点、线、面形成控制等基础问题的解决,突破了传统印刷技术精度的极限,可以自豪地说,这是目前能看到的最好结果了。”

  “打印”出绿色新世界

  正如宋延林所说,纳米绿色印刷技术区别于过去传统工艺“减材制造”的方式,是一种以“增材制造”为特征的现代制造技术,类似于现在热门的3D打印技术,需要增加什么才打印什么。从原理上来说,显然新技术更加具有环保和节约的优势。2009年,宋延林团队研发的纳米绿色制版技术的中试线建成,并推向市场。在新技术拉动下,跨国企业CTP版材的价格从每平方米上百元,不得不跌至40元以下。

  “从原理上改变技术,从流程上改变产业。”在此基础上,他带领团队将纳米材料应用于绿色油墨、绿色铝板基生产等领域,形成了完整的绿色印刷产业链技术。

  你要是以为宋延林的“野心”只是“印书印报”,那你就“out”了。中科纳新犹如芯片工厂般干净整洁的车间里,仅有少数工人操作着机器。生产线的一头,“吐”出一张张像“公交一卡通”大小的IC卡。2013、2014年全国科技活动周暨北京科技周主场的2万张门票,就是这里制作的。

  令人惊喜的是,纳米绿色印刷技术在电子、建材、印染等行业也可以大显身手。目前电路板制造采用蚀刻工艺,一张覆铜板90%左右的铜都要腐蚀掉,并造成严重环境污染。“我们利用金属纳米颗粒,通过打印印刷的方式做这件事情,就可以完全避免污染环境和材料浪费。”

  宋延林介绍,纳米材料绿色印刷电路技术具有价廉、灵活制备柔性电路的优势,不仅能提升传统印制电路板行业的生产技术水平,而且还可应用于物联网、柔性显示、太阳能电池、生物芯片等印刷电子产品领域,市场前景十分可观。

  “也许将来手机、电脑、电视屏幕都可以打印出来,卷起来就能带走。”宋延林已经窥见了未来的无限商机。“我们这个以印刷为开端的改变中国产业污染现状的技术,能延伸的领域极广,这将是一场新的技术革命。”

  “科学研究的价值在于创新,将个人梦想汇入人类进步的梦想之中,不断发现新现象,认识新规律,创造新应用,将‘Impossible’(不可能)变成‘I’m possible’(我能),”宋延林话语铿锵有力,“我们追求的是要从根本上改变这个世界,让她变得更加美好。”

  向污染和垄断“说不”

  印刷技术应用广泛,我们身边各种书刊、杂志、包装袋、纸盒等与人类身体健康密切相关的各种印刷物上,几乎无所不在。据统计,2013年,仅我国印刷业总产值就突破万亿元大关,达10398.5亿元。自从上世纪80年代王选院士发明的汉字激光照排技术,让我国印刷业“告别铅与火,迎来光与电”之后,几十年过去了,这个行业安静得几乎被人遗忘。

  宋延林进入印刷行业,多少有点“误打误撞、顺藤摸瓜”的味道。十几年前,国外品牌的打印墨盒、墨水在我国卖得很贵。为了让高高在上的“洋品牌”低下骄傲的头颅,2004年,宋延林在“863”计划支持下,开发出质量可以和国外著名品牌媲美的墨水和墨盒,而价格几乎是其十分之一。

  随着对印刷行业的了解,他意识到传统的印刷产业链存在严重的环境污染问题:“激光照排技术需要两次曝光显影,过程繁琐,而且使用的显影、定影液等化学物质产生大量污染。即使目前最先进的计算机直接制版技术(CTP),也需要感光预涂层和化学处理过程。印刷油墨中所用的溶剂主要是芳香烃类、酯类、酮类、醚类等,印刷干燥后约70%-80%的溶剂直接挥发到空气中;油墨中的重金属等有害成分还存在严重的健康和食品安全隐患。”

  同时,印刷术是我国古代四大发明之一,而如今印刷行业的核心技术却长期被国外企业垄断,高端设备和耗材价格昂贵,国际巨头坐享高额利润。面对实力雄厚的竞争对手,宋延林没有畏惧,愣是从打印墨盒一直“追杀”到印刷厂,“虎口”里夺食。

  在和产业接触的过程中,宋延林深刻认识到用科技进步改造、提升传统产业是每个科研人员肩上沉甸甸的担子。如何赶超?“我们必须另辟蹊径,从技术上实现突破。”宋延林决心闯出条新路子,用纳米材料通过打印研发出绿色制版技术。

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