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人民網報道:把“不可能”變為“我能夠”(關注·他們為何能領跑①)
發表日期:2017-7-12

中科院化學所宋延林團隊研發的納米綠色印刷技術在世界印刷領域全面領先

轉自《 人民日報 》( 2016年04月29日  20 版) 

本報記者 吳月輝

 

        科技是國家強盛之基,創新是民族進步之魂。當今世界,誰牽住了科技創新這個“牛鼻子”,誰走好了科技創新這步先手棋,誰就能占領先機、贏得優勢。

  經過多年的奮斗,我國的科技創新正由過去的跟跑為主,進入跟跑、并跑、領跑三者并存階段,開始涌現出一些領跑世界的科研成果和研究團隊。跟跑易、領跑難,科學上的每一個“第一”,都來之不易。這些團隊是如何在競爭日益白熱化的全球科技創新賽場上領先的?領跑的背后有哪些內在規律?

  從今天起,科技視野版推出“他們為何能領跑”系列報道,和您一起走近那些令國際同行羨慕的科研團隊,探究他們領跑世界的“秘密”。期待廣大科技工作者增強創新自信,敢于擔當,勇于超越,在更多科技領域成為領跑者,更好發揮創新引領發展第一動力作用。 

  ——編 者    

  不用感光沖洗,也不產生廢水廢液,報紙、書籍的版樣就可以打印出來;電腦、手機的線路板,不用刻蝕,同樣也可以輕松打印出來……這些看似神奇的技術,在我國科研團隊的努力下已成為現實。

  這就是在世界印刷領域全面領先的納米綠色印刷技術,它憑借分辨率高、節能環保和成本低等優勢,在印刷產業和印刷電路板行業產生了革命性變革。

  在研發技術的10余年里,中國科學院化學研究所研究員宋延林帶領團隊共發表SCI收錄論文230余篇,被他人引用8000余次;申請國際和中國發明專利70多項,在多個國家獲授權發明專利50多項;納米綠色印刷制版技術在形成系統自主知識產權后,建成了完整的生產線和質量標準體系,從源頭上解決了傳統制版的污染排放問題。       

  柯達等國際巨頭都是靠感光材料起家,面對非感光的新技術就很難取舍,而這正是我們的機會。

  傳統的激光照排制版就像相機膠卷一樣需要曝光顯像,其使用的顯影、定影液等化學物質會產生大量污染。即使目前最先進的計算機直接制版技術,也需要感光預涂層和化學處理過程。而納米綠色印刷技術則完全不需要暗室和曝光過程,也不產生廢水和廢液,成本還比傳統激光照排制版便宜1/3以上。“打個比方,傳統的激光照排相當于‘膠片照相機’,較先進的計算機直接制版技術相當于‘拍立得’,而納米綠色制版技術就像是‘數碼相機’。”宋延林說。

  在位于北京懷柔的中科院化學所納米綠色印刷產業化基地,記者現場感受了納米綠色印刷技術的神奇魅力。只見生產車間里擺放著幾臺看似不起眼的制版機,工作人員正將一張鋁板放進其中一臺機器內,不到3分鐘,一張印版就從機器尾端出來了。沒有刺鼻的化學藥水味,沒有排污的管道,甚至沒有大的噪音,整個制版過程就輕而易舉地完成了。

  宋延林解釋說,納米綠色印刷制版技術的原理就是在親水的版材上打印出納米材料形成的親油的圖文區,通過親油和親水的差異形成圖文區和空白區的差別。制版的版材本身是親水性質,這使它不沾染油性的油墨;而印刷品上的圖文區,則打印上親油的納米材料。這樣,當印版上機印刷著墨時,打印有親油納米材料的區域就得到圖片和文字,而沒有打印親油納米材料的區域還是空白。

  “納米綠色印刷技術用納米涂層取代原來電解氧化的過程,用納米材料打印制版代替曝光成像,用水性墨代替溶劑性墨,可從源頭上解決印刷產業鏈中80%以上的污染。”宋延林說。

  避免感光和沖洗過程,通過納米材料對表面親水、親油性的控制,完成直接打印圖案的過程,這個道理聽起來似乎并不復雜。

  然而,10多年前,當宋延林第一次提出這個思路時,便備受業界質疑:“如果這個方法確實可行,那國外科研人員和大公司為何遲遲不去做?”

  對此,宋延林的回答是,數碼照相技術最早是柯達公司研發出來的,但由于與其核心感光材料產業沖突,柯達猶豫不決最終導致他們沒有在數碼照相領域引領產業。印刷行業也是如此,柯達、富士、愛克發等國際巨頭都是靠感光材料起家,面對非感光的新技術就很難取舍,“而這正是我們的機會”。 

  做真正原創性的研究,就一定要敢于挑戰別人沒做過、做不到的事情,并且要有非常強的自信心,堅信自己能夠做成

  如果說遇到好的機遇更多是憑借眼光和運氣,那么,能否抓住機遇和應對挑戰并最終走向成功,則往往取決于膽識、決心和能力。

  宋延林常用一句話鞭策自己,即人能通過創新和堅持,把“不可能”變為“我能夠”。

  宋延林說:“做真正原創性的研究,就一定要敢于挑戰別人沒做過、做不到的事情,并且要有非常強的自信心,堅信自己能夠做成。但也不能盲目自信,而是要基于自己對科學研究的深入認識。在很多人都質疑的情況下,我還要堅持研發納米綠色印刷技術,一是要挑戰不可能,二是我覺得它符合科學的原理,原理行得通,我才去努力。”

  堅定信心之后,2004年,宋延林和兩個同事組成了研究小組,利用幾萬元啟動資金,在化學所一個簡陋的地下室里開始了最初的研究工作。

  一直以來,在印刷領域,中國走的是跟蹤路線,要么買產品,要么買生產線,要么就是買別人的企業然后把技術帶回來。而宋延林要做的這個納米印刷技術是國外沒有的,所以沒有任何一個成型的技術可以借鑒。

  “不光是技術,從設備到軟件都需要自己來開發。所有的用戶都希望拿到手的是一套完整成熟的生產線,只需按按鈕就能得到產品,所以,即使是我們不擅長的設備和軟件難題,也得努力去攻克。”宋延林說。

  經過4年多艱苦摸索和不斷創新,2009年,在小小的地下室里,宋延林等人最終研制出納米材料綠色制版的第一臺樣機,并給出版社打印出第一批產品。

  宋延林至今對當時的場景記憶深刻。“在給出版社交付第一批產品的前夜,我們幾個人整整熬了一個通宵,生怕出任何閃失。第二天捧著精美的打印產品,真是百感交集。” 

  你做到的要是世界上最好的結果,而不要滿足于是最好的結果之一。哪怕是很小的一件事,都要做到極致

  宋延林說,現代科學技術史上,中國提出的理論體系比較少,自己的夢想是形成中國在綠色印刷領域的理論和技術體系。

  之所以有這樣的想法,源于宋延林受到的一次強烈“刺激”。宋延林曾陪同一些國外專家來中國參觀綠色納米印刷產業基地。當他為他們講解畢昇發明活字印刷術時,一位德國專家當即表示不認可,稱活字印刷應該是德國的古登堡發明的,而畢昇只是一個傳說。

  “當時我很不服氣,可后來我去慕尼黑德意志博物館參觀時,發現確有關于古登堡發明活字印刷的展覽和詳盡記錄,古登堡哪一年鑄造了鉛字,什么時候制出第一臺樣機,記錄和實物都非常完整。而回頭看畢昇發明活字印刷的歷史,有記錄的僅僅是《夢溪筆談》里的記載。”宋延林說,“當時我就下決心,一定要讓我們的納米綠色印刷技術被世界承認,要做到這一點就必須有自己完整的理論和技術體系。”

  宋延林團隊首先想到的,就是提出納米綠色印刷三定律。

  “對一個印刷圖形來講,最重要的就是點、線和面的控制,如果你能做到最小的點、最細的線、最平的面,你的印刷質量一定是最高的。在這里我們要首先解決最小點的問題,完成第一個定律。”宋延林說。

  如何控制液滴在固體表面的擴散和轉移,這會遇到一個國際性難題——“咖啡環效應”,即一個墨滴從打印的噴孔噴出后會擴散,比噴孔孔徑要大。如果能控制讓墨滴不是擴大而是縮小,便解決了最小點的問題。經過攻關,宋延林團隊做到了用一個25微米的噴孔打印機打出一個1.6微米的點。

  “做出這個結果之后,我跟大家說,現在這個結果只能算是一個偶然,還不能成為常態,所以我們得繼續努力,不要急于發表論文,要做就做到極致。”宋延林說。 

  最終,在堅持不懈的努力下,宋延林團隊可以做到對墨滴大小甚至是取向精準自如的控制。“我們現在可以做到由納米顆粒組成的墨滴形成非常均勻的點,并能讓一個墨滴由一個、兩個到幾個數目可控的納米顆粒形成。在此基礎上,我們還能做到讓納米顆粒像糖葫蘆一樣串成一條直線,而之前兩個液滴融合后常常會形成一個更大的液滴或波浪線。”

  宋延林說,自己給團隊成員和學生設定的要求是,你做到的要是世界上最好的結果,而不要滿足于是最好的結果之一。哪怕是很小的一件事,都要做到極致。 

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