中国科学院化学研究所绿色印刷实验室宋延林

yiwang

《纳米材料与绿色印刷》

作者：宋延林　等

责任编辑：张淑晓，孙曼

北京：科学出版社，2018.3

ISBN：978-7-03-056577-8

印刷术在人类文明发展历史中发挥了重要作用。将纳米科技的创新研究成果与古老的印刷技术相结合，为印刷产业的绿色发展打开了一扇新的大门，将继续书写印刷术的传奇。《纳米材料与绿色印刷》主要介绍了纳米绿色印刷技术的发展及其应用，全书为全彩无光铜版纸印刷，以专业的视角和通俗易懂的语言，全面系统地阐述了“绿色制版、绿色版材、绿色油墨”的完整纳米绿色印刷原理与材料体系，归纳总结了印刷电子、印刷光子和3D打印印刷的最新进展。

纳米绿色版材与绿色制版
印刷版材作为衔接印前和印刷的关键要素，是印刷制版工艺中的关键材料之一。目前国内外的制版技术主要是激光照排和计算机直接制版（Computer To Plate，CTP）。其中激光照排制版使用PS（Presensitized Plate）版，而计算机直接制版使用的版材有不同类型，它们都属于通过感光成像的印刷版材。无论是PS 版或CTP 版通常都是以铝板为基材，为了获得足够的耐印力与分辨率，都需要对铝版材进行电解粗化，后处理过程都需要经过曝光、显影的化学处理。版材的生产工艺包括清洗、除油、电解粗化、阳极氧化、封孔、涂布和烘干等诸多工序，会排放大量的废液和废渣，造成较大的能源消耗和环境污染。


传统的PS 版及CTP 版制版技术采用的是“减法原理”，即先在整个基材上涂覆一层感光材料，再通过制版机曝光后清洗掉多余的部分。这种工艺会造成材料的浪费，同时产生大量的废液。


出于对节约资源、减少排放的考虑，中国科学院化学研究所绿色印刷重点实验室开发的纳米材料绿色制版技术反其道而行之，以“加法原理”实现高效快速、清洁环保的制版过程。简单来说，这种纳米材料绿色制版技术是以喷墨打印技术为基础，在亲水的空白基材上打印亲油墨的图文区域，即将特制的纳米复合转印材料通过直接制版设备精确打印在具有微纳米结构的超亲水版基上，利用纳米材料对界面性质的调控，在版材表面形成具有相反浸润性的微区(亲油的图文区和亲水的非图文区)，从而实现直接制版印刷。


纳米绿色版材是将新型功能纳米材料通过特定工艺均匀涂布在未经电化学处理的基板表面，使金属版材在具有合适的粗糙度的同时，又具有良好的吸墨性和耐磨性，实现传统版材所具备的高耐印力和保水性等印刷要求，是真正意义上的绿色版材。


纳米绿色版材的生产工艺简单，将纳米涂布液涂布在铝版材表面，烘干后就得到纳米绿色版材。传统的电化学处理铝版材和纳米绿色版材的生产工艺。电化学处理铝版材需要经过除油、电解、阳极氧化、封孔和涂布五个关键工序，为了形成多重砂目，通常需要两次电解，能耗和废酸、废碱的排放量巨大。纳米绿色版材的生产工艺只需要涂布一道关键工序，成本优势和环保优势明显。纳米绿色版材完全摒弃了传统版材生产电化学腐蚀的原理，省去了电解氧化等诸多烦琐工序，工艺简捷、成本低廉且绿色环保。纳米绿色版材与纳米材料绿色制版技术的集成推广和应用，将彻底解决传统版材生产和印刷制版过程中由电解氧化和感光冲洗引起的环境污染和资源浪费问题，大幅提升我国印刷行业的技术水平和绿色化发展。


纳米材料绿色制版技术要发展成为一项可行的应用技术，还必须考虑印版的实际应用要求，如分辨率、耐印力等。为满足印版高分辨率的要求，通过对印版表面进行纳米结构处理，实现了版材的超亲水性，并通过有效调控转印材料在超亲水版材表面的扩展和浸润行为，实现了图文区域浸润性从超亲水到超亲油的转变，从而保证印版图文区与非图文区形成清晰的界面，使印版具有很高的分辨率 。