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采用納米技術印刷的限量版電子票卡在北京APEC會議上得到應用
從減法到加法
印刷人自豪的事情之一就是印刷術的發明，其推動著中國甚至世界文明的發展。印刷術從原理上來講有兩個階段，一個是物理成像階段，一個是化學成像階段。活字印刷是基于物理成像，而激光照排則是感光化學和照相技術發展以后的曝光成像。
用一個形象的比喻來描述，可以將印刷與吃飯做類比。第一個階段是“有飯吃”，活字印刷就解決了這個問題，其出現使得圖書的發行開始普及。第二個階段是“吃得好”，即激光照排技術出現之后，傳統的黑白印刷可以變成彩色印刷。那么現在應該往哪個方向發展呢？應該是“吃得健康”，就是要綠色化。無論是活字印刷還是激光照排，都是一個做減法的過程。比如激光照排，與傳統膠卷照相的過程類似，首先把要印的圖像曝光在感光膠片上，再經過沖洗得到最終的成像。其中感光和沖洗過程都會產生非常大的污染。可不可能把減法的過程變成加法的過程呢？納米材料對表面親水、親油性的控制，就可以很好地解決這個問題。
想要做加法，其中也涉及一些難題。第一個問題是圖文區和空白區的反差大，這就需要通過納米材料使圖文區親油，使空白區親水。第二個問題就是普通的墨水打到印版上很快就會磨掉，如何提高耐用率也需要靠納米材料解決。到現在，這種加法的應用實際上是改變了感光成像，從原理上講這是最環保的技術。
創新生產方式
進一步說，如果把印刷技術和納米材料結合起來，可以改變很多傳統體量大、污染和消耗嚴重的生產方式。比如，生活中大部分色彩來源于顏料和染料。我國印染業具有世界第一的產量，但生產過程中，生產1噸染料會產生700噸廢水，每噸染料廢水又將污染20噸潔凈水體，可見其污染非常嚴重。但是通過納米技術，就可以從根本上解決生產制造過程的污染問題。比如漂亮的蝴蝶，它的色彩不是靠色素呈現出來的，而是靠納米結構產生的，如果能把它打印出來，就可以解決印染行業的污染問題。
事實上，這是一種光學半導體。全世界科學家都在研究它，誰能把它批量化、工業化生產出來，這是全世界面臨的挑戰。但我們解決了這個，通過合成不同的納米顆粒，控制納米顆粒的尺寸可以得到不同的顏色。這種顏色不會褪色，光澤也非常好。這項技術解決之后，能夠提供一種新型的智能化包裝的材料。如寶潔公司每年的銷售額是840億美元，其中160億美元花在包裝上，但是通過光子晶體材料可以同樣達到漂亮的炫彩效果，以原來1/5的價格就能制作出現在這樣的包裝瓶。
解開國際難題
在信息技術里，有一個基本的單元叫印刷電路板，在感光膠片上經過曝光、蝕刻，留下所需要的。但這個過程中80%以上的銅會被腐蝕掉，腐蝕后排到地下，會嚴重破壞生態環境。但如果把這些金屬做成納米顆粒，做成導電的油墨，通過印刷形成電路，是不是能實現？已經有事例證明。在2014年APEC期間，會場6個門卡里所有電線和電路就是通過納米技術制造出來的，這是中國科學家對納米技術進步的貢獻。
能夠做出來，為什么沒有早一點？實際上它是一個國際性的科技難題。其中一個就是咖啡環效應，咖啡在固體上擴散的時候會形成一個擴散的環，中間形成空心，就會造成密度不均勻。墨滴的擴散避免不了咖啡環效應，通常認為從打印機噴孔出來的墨點會比噴孔要大，因為它是一個擴散的過程，但是我們用商業打印機打出了比噴孔小一個數量級的墨點，這就是一個非常大的突破。做世界上最小的點、最細的線、最平的面，是我們的希望，而且要提出綠色印刷三大定律，只需要計算，不用做實驗就能知道結果是什么。
現在的印刷不是傳統的印書印報的概念，而是先進的綠色的制造方式，它不僅能解決傳統產業的污染問題，而且可以解決眾多行業的難題。關鍵是要有向外看的眼光，不能封閉，要相信中國人有可能在這個領域再為世界做出更大的貢獻。
（作者系中國科學院化學研究所綠色印刷重點實驗室主任宋延林）
