納米科技的到來，給印刷行業(yè)帶來了翻天覆地的變化！

納米材料相關研究的興起，不僅催生了許多新的學科與研究熱點，對許多重要產業(yè)如印刷行業(yè)也產生很大的影響，也給印刷技術的發(fā)展帶來了新的機遇。

近年來納米材料的創(chuàng)新研究和應用，不僅推動了綠色版材、綠色制版和綠色油墨的綠色印刷全產業(yè)鏈技術的形成, 而且大大促進了印刷電子、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，還要用到許多化學材料和試劑，會產生大量的廢液污染。而納米材料綠色制版技術摒棄了傳統(tǒng)感光成像的思路，通過開發(fā)新型納米轉印材料，直接打印制版，實現了真正的印刷制版數字化。

“非感光、無污染、低成本”是納米材料綠色制版技術的三大特點。這項綠色、節(jié)能的技術成為取代激光照版和計算機直接制版技術的前沿印刷制版技術，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、不會污染環(huán)境、印刷流程縮短......

近日，由我國自主研發(fā)的納米材料綠色制版印刷技術在中國科學院懷柔科教產業(yè)園納米材料綠色打印印刷技術產業(yè)化基地開始運用于國家正式出版物，這標志著該項技術已經正式從實驗研發(fā)走向市場商業(yè)化運用。

納米材料綠色制版技術

納米材料綠色制版技術以“加法原理”實現高效快速、清潔環(huán)保的制版過程。

簡單來說，這種納米材料綠色制版技術是以噴墨打印技術為基礎，在親水的空白基材上打印親油墨的圖文區(qū)域，即將特制的納米復合轉印材料通過直接制版設備精確打印在具有微納米結構的超親水版基上，利用納米材料對界面性質的調控，在版材表面形成具有相反浸潤性的微區(qū)(親油的圖文區(qū)和親水的非圖文區(qū))，從而實現直接制版印刷(圖2)。

圖2 納米材料綠色制版技術

總結

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電化學處理的基板表面，使金屬版材在具有合適的粗糙度的同時，又具有良好的吸墨性和耐磨性，實現傳統(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工藝簡單，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要發(fā)展成為一項可行的應用技術，還必須考慮印版的實際應用要求，如分辨率、耐印力等。

為滿足印版高分辨率的要求，通過對印版表面進行納米結構處理，實現了版材的超親水性，并通過有效調控轉印材料在超親水版材表面的擴展和浸潤行為，實現了圖文區(qū)域浸潤性從超親水到超親油的轉變，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的無機納米復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鍵材料之一，其各方面的性能會影響印刷品的質量，因而改善油墨性能對提高印刷效果具有重要作用。隨著對環(huán)保性和油墨本身要求的提高，環(huán)保型油墨、高純度和高細度油墨將得到長足的發(fā)展。基于納米材料的多種特性，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，而且將極大地推動功能油墨的發(fā)展，可望給油墨產業(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，更將對綠色印刷產業(yè)鏈的形成具有深遠的意義。

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濕性，并能保證整個油墨分散系的穩(wěn)定。所以添加有納米粒子的納米油墨，其印刷適性會得以提高。

納米材料與印刷油墨結合，可制備粒徑小、細度高的油墨。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。例如，添加特定納米粒子的納米油墨來印刷彩色印刷品，印刷品層次會更豐富，圖像細節(jié)表現能力也會大大提升。

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，造成嚴重環(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。傳統(tǒng)蝕刻工藝因在柔性基材的應用限制以及生產工藝復雜、成本高昂等局限，而納米綠色印刷技術則避免了蝕刻工藝帶來的環(huán)境污染和材料浪費，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，并主持起草了我國提出的第一個國際印刷電子標準。

印刷光子

人們通常看到的色彩主要靠染料或顏料產生，但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。

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，可望突破傳統(tǒng)的蝕刻工藝，發(fā)展出一條全新的、具有自主知識產權的芯片制造技術路線。