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纳米材料让印刷更“绿”

   

  印刷产业在国民经济中占有重要地位,我国印刷行业的年产值已超过1.2万亿元,被列为《文化产业振兴规划》中重点发展的九大产业之一。然而,传统印刷产业链中从版基制造、印刷制版到印刷油墨都面临严峻的环境压力,成为制约其可持续发展的关键问题之一。“发展绿色印刷技术,实施绿色印刷战略”成为印刷产业生存和发展的迫切需求。

  目前印刷产业铝版材电解氧化工艺、制版感光冲洗过程和溶剂型油墨的VOCs排放构成了产业链的主要污染。中国科学院绿色印刷重点实验室基于纳米材料的创新研究,围绕印刷产业链布置创新链,通过纳米涂层版基取代电解氧化版基、纳米绿色打印制版取代感光制版、水性油墨取代毒害溶剂油墨,形成包括绿色版基、绿色制版和绿色油墨的完整绿色印刷产业链技术,系统地从源头解决印刷产业的主要污染问题。同时,通过纳米材料创新和印刷技术的结合,将印刷技术从传统的纸质产品拓展到印刷电子、光子器件和3D打印等领域,推动印刷产业向“绿色化、功能化、立体化、器件化”发展。

  中国已成为世界最大的印刷电路生产国。传统的印刷电路制造主要是基于感光和刻蚀工艺,80%以上的非电路部分金属材料需要通过曝光腐蚀去除,造成严重的环境污染和资源浪费。中科院战略先导项目研发的“纳米绿色印刷制造技术”用加法的印刷技术取代减法刻蚀工艺,从源头解决污染问题,并顺应电子器件的柔性化、透明化、绿色化的发展趋势,推动电子产品的印刷制造发展,在物联网、电子票卡、触摸屏等产业的发展中发挥了重要作用。

  3D打印技术是对全球制造业具有变革性影响的新兴产业技术,可以实现直接从计算机数字模型到三维实物产品的制造,大幅度简化生产工艺、提高生产效率、降低生产成本、减少材料浪费,并可以实现个性化产品制造和制造传统技术难以实现的复杂三维结构产品。中科院研究人员在战略先导项目支持下,开展了3D打印制造产业的系统研发和产业化,实现关键材料和装备制造技术,并形成系统的自主知识产权和专利布局,构建了具有国际竞争力的3D打印技术和产业链,将在很大程度上改变传统制造业的生产方式,对今后社会经济的发展具有深远影响。

  纳米绿色印刷技术以其绿色环保、工艺简捷及低成本等突出优势呈现出广阔的产业变革前景,不仅将彻底解决传统刻蚀工艺的高耗能和高污染问题,还将在物联网、高灵敏传感和检测器件等技术的发展中发挥重要作用。2019年,仍然有一些关键的绿色印刷技术亟须突破,如开展增强现实、印刷显示、裸眼3D、纳米触控等技术研发;完善低成本绿色印刷环保体系,加强印刷电子、纳米印刷、按需印刷等技术研发;突破影响印刷产业链环境安全的关键共性问题,开展绿色版基制备技术、绿色制版技术、绿色油墨制备技术、环保印刷装备技术、喷墨打印喷头技术的研发;提升全媒体传播效率,推进射频识别、电子标签、二维码等技术研发。这些关键技术的突破,将使古老的印刷术不断焕发新的生机。相信在不久的将来,印刷技术作为一种增材图案化的先进绿色制造技术,将在众多传统产业改造和战略新兴产业的发展中发挥重要作用,迎来印刷行业新的辉煌。

  (作者系中国科学院化学研究所绿色印刷重点实验室主任)

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(责任编辑:尚烨)

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