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用綠色印刷改變世界

  • 發(fā)布時間:2014-08-25 05:39:53  來源:經(jīng)濟日報  作者:佚名  責(zé)任編輯:羅伯特

  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(xué)院化學(xué)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?!彼窝恿值脑捳Z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(dǎo)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?!?/p>

  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(dāng)于“膠片照相機”,較先進的計算機直接制版技術(shù)(CTP)相當(dāng)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(dǎo)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(xué)基金和科技部、中科院的資助,他對基礎(chǔ)科學(xué)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(xué)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?!凹{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)?!痹诖嘶A(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?!?/p>

  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?!彼窝恿忠呀?jīng)窺見了未來的無限商機?!拔覀冞@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?!?/p>

  “科學(xué)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?!?/p>

  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(xué)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(xué)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?!?/p>

  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(dān)子。如何趕超?“我們必須另辟蹊徑,從技術(shù)上實現(xiàn)突破?!彼窝恿譀Q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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