PG电子官方网站首都科学讲堂丨万物可为墨世界皆可印——记第822期《纳米绿色印刷：让世界更精彩对于印刷术，中国人有深厚情感，从最早的雕版印刷到活字印刷，再到以激光照排为代表的技术飞跃，印刷业在社会经济文化中占有重要地位。现如今的印刷产业面临双碳战略和数字经济的机遇与挑战。如何让印刷减少污染？纳米绿色印刷技术有哪些优点？将来的印刷术会有哪些不可思议的应用？

　　10月，首都科学讲堂举行“聚焦科技前沿，解读背后奥秘”系列主题讲座。本期首都科学讲堂邀请中国科学院化学研究所研究员、中国科学院绿色印刷重点实验室主任、中国印刷技术协会常务理事宋延林，为您讲述如何研发出纳米绿色印刷制造技术，用“印刷”让世界变得更精彩。

　　“这不是电脑动画，而是高速摄影机拍下的真实场景——通过纳米技术，科学家可以随心所欲地控制液滴的形态。”讲座以一段央视纪录片《科学的力量》开始。

　　对于印刷术，中国人有深厚情感，但传统的印刷产业面临污染挑战。宋延林提到，从最早的雕版印刷到活字印刷，再到以激光照排为代表的化学成像阶段，印刷一直是一种“减法”的技术。例如，激光照排会造成感光废液的排放和大量感光材料的浪费。

　　如何用“加法”代替“减法”，让印刷变得绿色无污染？宋延林提出了一个设想：在亲水的板材上，打出亲油的图案。“图案能沾油墨，空白区不沾油墨，这样就直接可以印刷了。”宋延林说。

　　在宋延林看来，这个大胆的想法源于他曾从事的信息储存研究。“信息储存和显示都可以转化为‘0’和‘1’的方式。沾油墨的地方是‘1’，没有油墨的区域为‘0’，接下来就是探索用什么材料去实现。”宋延林说。

　　回想起这段实现纳米绿色印刷技术突破的经历，宋延林坦言，自然界里边很多奇特的现象给了我们很大的启发。“荷叶表面有一种微纳复合结构。我们靠纳米材料增强其亲水性和亲油性的反差，并利用纳米颗粒复合增强耐印力，直接打印出能够沾油墨的图文区。”宋延林说。

　　几年前，宋延林偶尔听到了一位小女孩演唱的歌曲——《你是我的眼》。歌词里描述的盲人生活让他辗转反侧。

　　传统盲文是通过金属板冲压的方式印制出来的，印刷过程繁琐，造成盲文图书的价格是正常图书的15-20倍之多，这极大限制了盲童获取知识的机会。

　　“在精确控制墨滴成型的基础上，只要控制每一个墨滴形成一个微凸起的结构，就能代表一个盲文的基本字符。”在此前研究成果的基础上，宋延林团队用打印的方法，把原本特殊印制的盲文变成了普通打印的盲文，大大降低了印刷的成本。

　　2018年，宋延林和同事给北京盲校的孩子捐赠了一批图书和教具。合影时，有位盲童手里拿着魔方PG电子，喜欢得不肯撒手，这个画面一直印在宋延林的心里PG电子。如今，盲文印刷技术不仅在国内推广，还受到国际上盲文出版机构的关注。2022年北京冬残奥会上，残疾人运动员第一次触摸到了明盲对照的印刷品。

　　最近几年，关于芯片的话题一直备受关注。芯片制造的传统方法仍然是基于曝光蚀刻的工艺。“我们在十几年前就在想，有没有可能通过纳米印刷的方式，印刷出芯片？”宋延林说。这要求印刷的精度必须在纳米尺度，也就是在10纳米这样一个量级。

　　“但是一个新的技术想取代传统的技术难度太大了，所以当时我们就把它当成一个非常基础的探索，没有考虑发展更多实用化的技术。后来各方面的情况发生了变化，我们就努力在想，有没有可能通过印刷真正地解决芯片加工的一些瓶颈问题。”宋延林说。

　　一直从事印刷技术研发的宋延林经常在想——这个东西能不能变成墨水？那个图案能不能印出来？宋延林给团队提了一个口号：万物可为墨、世界皆可印。

　　宋延林说，从电子电路到器件、光子器件到生物芯片，“纸张”和“墨”的概念可以拓展到很多领域。“印刷术的应用领域非常广泛，比如太阳能电池的栅极、各种各样的柔性电路PG电子、可穿戴的器件等。我们几乎可以把不同的材料都做成墨水，让它们变成我们想要的各种形状，同时具有特定的功能。”

　　宋延林团队用透明墨水打印出了全彩色图案，用一滴墨水打印出一片隐形眼镜，用印刷芯片检测新冠病毒……这些成果都颠覆了人们对“印刷”的认知。

　　“肥皂泡破裂以后，留下的痕迹能达到分子尺度，这是人类能够想象到的最细的线条。”宋延林说，泡沫物理学已经开创了200多年，但还没有人能把肥皂泡做成图案。这其中有更多的基础问题需要破解。

　　“目前我们正在做分子印刷的研究。通过设计好的模板，就可以把气泡演化成各种各样的图案，气泡破裂以后，我们就实现了纳米、亚纳米，甚至分子尺度的印刷术。”宋延林说。

　　首都科学讲堂由北京市科协主办，北京科学中心承办，北京科技报社协办。2023年，首都科学讲堂将继续采取定点演讲和流动演讲相结合方式，以北京科学中心为主阵地，广泛协同高校、科研院所、学协会、科技企业、科普场馆等开展活动，以科普高质量发展更好地服务全民科学素质提升，服务国际科技创新中心建设。