創(chuàng)新技術(shù)即將破繭成蝶
納米材料綠色印刷制版技術(shù)摒棄了傳統(tǒng)的感光成像技術(shù)思路,省略了曝光、顯影、沖洗等繁瑣工藝,從根本上消除了感光沖洗過(guò)程帶來(lái)的化學(xué)污染問(wèn)題。
多年來(lái),制版領(lǐng)域的幾個(gè)國(guó)際巨頭,如柯達(dá)、富士、愛克發(fā)等一直延續(xù)從兩步感光(激光照排)到一步感光CTP (計(jì)算機(jī)直接制版技術(shù))的技術(shù)發(fā)展路徑,不太容易放棄已有的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和市場(chǎng)地位。但無(wú)論是激光照排,還是CTP技術(shù),主要都是基于感光材料,因此不可避免地存在由此帶來(lái)的感光、顯影、定影、沖洗等復(fù)雜過(guò)程和避光操作的繁瑣工藝,并因化學(xué)品清洗而引起嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題。即使聲稱已經(jīng)環(huán)保優(yōu)化的CTP制版機(jī),沖洗每平方米版材也需要化學(xué)品約300毫升,其中金屬銀濃度為6至10克/升,鋁含量約為0.5克/升。
我國(guó)是印刷產(chǎn)業(yè)大國(guó),截止到2009年底,我國(guó)各類印刷企業(yè)10多萬(wàn)家,印刷業(yè)總產(chǎn)值達(dá)5746.2億元,位居世界第三!斑@么大的印刷產(chǎn)業(yè),在現(xiàn)有的技術(shù)條件下,不可避免地會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成一定污染!敝袊(guó)印刷技術(shù)協(xié)會(huì)副理事長(zhǎng)兼秘書長(zhǎng)張雙儒在談到我國(guó)印刷產(chǎn)業(yè)的環(huán),F(xiàn)狀時(shí)表示。
張雙儒強(qiáng)調(diào),“中國(guó)的印刷產(chǎn)業(yè)要實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展,必須走綠色印刷之路,在產(chǎn)業(yè)鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)上著力進(jìn)行自主創(chuàng)新!敝袊(guó)科學(xué)院化學(xué)所長(zhǎng)期以來(lái)在納米領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究和技術(shù)創(chuàng)新為納米材料在印刷領(lǐng)域的應(yīng)用開辟了一條嶄新的道路,奠定了綠色印刷的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。據(jù)介紹,納米材料綠色印刷制版技術(shù)摒棄了傳統(tǒng)的感光成像技術(shù)思路,省略了曝光、顯影、沖洗等繁瑣工藝,從根本上消除了感光沖洗過(guò)程帶來(lái)的化學(xué)污染問(wèn)題,整個(gè)制版過(guò)程綠色環(huán)保,從而將使印刷制版行業(yè)最終“告別污染”。
中國(guó)是最早發(fā)明印刷術(shù)的國(guó)家,創(chuàng)造了印刷史上曾經(jīng)的輝煌。如今,納米材料綠色印刷制版技術(shù)的發(fā)明及其產(chǎn)業(yè)化又將在印刷業(yè)引發(fā)一場(chǎng)關(guān)鍵性變革,宋延林的臉上掛著“破繭而出”的欣喜。“那是一層厚厚的繭,這層繭是國(guó)外大型跨國(guó)公司壟斷的核心技術(shù)和擁有的研發(fā)力量和技術(shù)儲(chǔ)備,國(guó)內(nèi)的研究單位在仿制、替代和國(guó)產(chǎn)化過(guò)程中,每當(dāng)接近國(guó)外水平時(shí),國(guó)外企業(yè)就會(huì)推出新的替代技術(shù)和產(chǎn)品,我們只能長(zhǎng)期被縛于繭中!奔{米材料綠色制版技術(shù)走出了一條跨越發(fā)展的道路,即將破繭成蝶。
基礎(chǔ)研究搶占技術(shù)高點(diǎn)
搞基礎(chǔ)研究還是要多走出書齋,生活中一些細(xì)瑣的東西有可能為自己的研究打開突破口。
印刷行業(yè)的關(guān)鍵性技術(shù)創(chuàng)新并非由印刷領(lǐng)域的技術(shù)專家發(fā)明,這多少有點(diǎn)出乎人們的意料,事實(shí)上出乎意料的還不止這一點(diǎn)。1992年至1996年,宋延林在北京大學(xué)攻讀博士學(xué)位時(shí),學(xué)的是有機(jī)和高分子化學(xué),一次偶然的機(jī)會(huì),他聽了北大電子學(xué)系薛增泉教授的一場(chǎng)報(bào)告,對(duì)薛教授描述的超高密度信息存儲(chǔ)產(chǎn)生了濃厚的興趣。什么是超高密度信息存儲(chǔ)?“美國(guó)國(guó)會(huì)圖書館的所有信息,都可存儲(chǔ)在一塊方糖大小的芯片中。”這讓當(dāng)時(shí)的宋延林感到震驚,他的有機(jī)和高分子化學(xué)研究也漸漸地向前沿交叉學(xué)科領(lǐng)域延伸。
有機(jī)材料因其獨(dú)特的光電特性和結(jié)構(gòu)可控等優(yōu)點(diǎn),可用于制備具有優(yōu)異光電特性、良好成膜性和穩(wěn)定性的高質(zhì)量薄膜,在超高密度信息存儲(chǔ)領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注。宋延林一腳踏進(jìn)了這塊陣地,一扎就是十幾年。1997年,他與合作伙伴一起設(shè)計(jì)制備出了一系列有機(jī)分子薄膜,成功地寫入尺寸為1.3納米的記錄點(diǎn),這一成果被評(píng)為當(dāng)年“中國(guó)十大科技進(jìn)展”之一;2008年他作為第二完成人參與的有關(guān)信息存儲(chǔ)材料的設(shè)計(jì)、制備、存儲(chǔ)及其機(jī)理的研究成果獲得了國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。
與此同時(shí),從1999開始,中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所在納米界面材料制備及超親水/超疏水浸潤(rùn)性方面開展了一系列有重要影響的基礎(chǔ)性研究工作。經(jīng)過(guò)幾年的努力,取得了重要研究成果。2004年,宋延林作為第三完成人參與的“具有特殊浸潤(rùn)性 (超疏水/超親水)的二元協(xié)同納米界面材料的構(gòu)筑”獲得了北京市科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng),并于2005年獲得了國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。
關(guān)于納米材料的這兩項(xiàng)基礎(chǔ)性研究,起初并非針對(duì)印刷。與印刷的結(jié)緣,同樣出于偶然。在一次偶然的印刷業(yè)務(wù)中,宋延林在與印刷廠工人的交談中了解到印刷制版的過(guò)程與膠卷照相原理類似:排好的版經(jīng)過(guò)激光掃描在膠片上,膠片經(jīng)過(guò)曝光、顯影、定影,得到底片,再經(jīng)過(guò)曝光、顯影和沖洗,才能得到印版。
感光成像與信息存儲(chǔ)?宋延林的腦海中靈光一閃。從原理上講,所有的信息存儲(chǔ)可以轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制的“0”、“1”語(yǔ)言方式,即信息記錄區(qū)和非記錄區(qū)要有明顯的物理化學(xué)性質(zhì)差異。對(duì)印刷過(guò)程而言,就是呈現(xiàn)印刷區(qū)(親油墨)和非印刷區(qū)(親水,不親油墨)兩種相反性質(zhì)的區(qū)域。這樣,問(wèn)題的關(guān)鍵就在于如何形成親水、親油的微區(qū),而具有特殊浸潤(rùn)性(超疏水/超親水)的二元協(xié)同納米界面材料的構(gòu)筑已經(jīng)為此提供了答案。
就這樣,一次不經(jīng)意的閑談為自己多年的研究和技術(shù)積累找到了出口,回憶起當(dāng)時(shí)的情景,宋延林頗有感觸。他總結(jié)說(shuō),搞基礎(chǔ)研究還是要多走出書齋,生活中一些細(xì)瑣的東西有可能為自己的研究打開突破口。實(shí)現(xiàn)了這一突破,接下來(lái)需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題是如何在版材上得到精細(xì)的圖文區(qū)!笆濉逼陂g,中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所承擔(dān)了國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目“納米粒子的制備和應(yīng)用”,通過(guò)解決納米顏料粒子的制備、包覆、穩(wěn)定分散和表面張力調(diào)控等基礎(chǔ)問(wèn)題,成功制備了粒徑在30nm—200nm的納米顏料粒子。“盡管該項(xiàng)目的最初目的是為了打破國(guó)外打印耗材的技術(shù)壁壘,降低墨盒價(jià)格,但現(xiàn)在卻無(wú)心插柳柳成蔭,為制備打印流暢的納米轉(zhuǎn)印材料奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。”
基礎(chǔ)研究的長(zhǎng)期積累,為宋延林所領(lǐng)導(dǎo)的研究小組準(zhǔn)備了條件,使他們能在一般人熟視無(wú)睹的情況下,發(fā)現(xiàn)并抓住機(jī)遇,并因此實(shí)現(xiàn)了印刷制版業(yè)一次質(zhì)的飛躍。
產(chǎn)業(yè)化還需兩個(gè)跨越
一項(xiàng)新的技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室走向產(chǎn)業(yè)化,需要兩個(gè)跨越:技術(shù)到產(chǎn)品;產(chǎn)品到商品。
2010年6月8日,中科院“北京納米材料綠色打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)化基地”奠基開工儀式在懷柔科教產(chǎn)業(yè)園舉行,中科院化學(xué)所兩項(xiàng)重大產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目:“基于納米材料的新一代制版技術(shù)項(xiàng)目”和“納米材料綠色打印印刷線路板項(xiàng)目”正式落戶該基地。這是納米材料綠色制版技術(shù)產(chǎn)業(yè)化征程中又一次大手筆。
去年8月,由于納米材料綠色制版技術(shù)的非感光、無(wú)污染、低成本的綜合優(yōu)勢(shì),吸引了聯(lián)想投資、聯(lián)想控股、TCL、LEO等企業(yè)的參股投資,并與中科院化學(xué)研究所簽署了成立北京中科納新印刷技術(shù)有限公司的意向書。
一項(xiàng)新的技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室走向產(chǎn)業(yè)化,是一個(gè)復(fù)雜而艱苦的過(guò)程,這其中需要兩個(gè)跨越:技術(shù)到產(chǎn)品———實(shí)驗(yàn)室技術(shù)能否經(jīng)得起市場(chǎng)的考驗(yàn),包括規(guī)模應(yīng)用的穩(wěn)定性、成本的可行性能否滿足用戶的要求;產(chǎn)品到商品————涉及市場(chǎng)策略、商業(yè)模式等眾多挑戰(zhàn)。宋延林對(duì)此非常清楚,拿他的話來(lái)說(shuō)“這是驚人的一躍”,一些好的技術(shù)沒(méi)有得到產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用,就在于沒(méi)有成功實(shí)現(xiàn)這一躍。
由于納米材料綠色制版技術(shù)不是現(xiàn)有技術(shù)的局部替代,而是一整套系統(tǒng)的解決方案,必須解決技術(shù)集成、生產(chǎn)工藝、質(zhì)量控制等諸多工程化環(huán)節(jié),并建立系統(tǒng)完整的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),以形成可復(fù)制的產(chǎn)業(yè)化推廣技術(shù)。“所有的這些環(huán)節(jié),我們正在一步步推進(jìn)!彼窝恿直硎尽
2007年7月,中科院?jiǎn)?dòng)了“納米科技在若干重要領(lǐng)域的應(yīng)用”項(xiàng)目,“基于納米材料的綠色直接打印制版技術(shù)”項(xiàng)目作為課題之一,自啟動(dòng)時(shí)就注意吸取國(guó)內(nèi)很多新材料的研發(fā)因不能實(shí)現(xiàn)技術(shù)集成而難以推廣的教訓(xùn),將目標(biāo)分解為納米復(fù)合轉(zhuǎn)印材料的制備、納微米結(jié)構(gòu)超親水版材制備、轉(zhuǎn)印材料浸潤(rùn)性調(diào)控和直接制版設(shè)備研制等4個(gè)子課題,化學(xué)所集中轉(zhuǎn)印材料等方面的研究,而打印制版設(shè)備和集成軟件采取委托加工研制的方式,進(jìn)行契約化管理,以保證實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)和技術(shù)集成。同時(shí),集中各方面的力量,加快示范線的建設(shè)進(jìn)度。
經(jīng)過(guò)兩年多的推進(jìn),中科院化學(xué)所完成了直接制版版材的開發(fā)、納米復(fù)合轉(zhuǎn)印材料的開發(fā)和中試設(shè)計(jì)、研制了直接制版樣機(jī),并與中科印刷合作,成功進(jìn)行了多次印刷試驗(yàn)。2009年9月6日納米材料綠色打印制版技術(shù)中試基地正式建成。
目前,化學(xué)所正在更廣的范圍內(nèi)集成和利用國(guó)內(nèi)有關(guān)單位和企業(yè)的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ),在印刷試驗(yàn)及產(chǎn)業(yè)化方面積極與相關(guān)企業(yè)開展合作,以期盡快實(shí)現(xiàn)從技術(shù)創(chuàng)新到產(chǎn)業(yè)化的突破。