“纳米材料绿色印刷制版技术”及其发展历程

摘 要：纳米材料绿色印刷制版技术（下称“纳米绿色制版技术”）是近年来新兴的绿色环保印刷技术，纳米材料绿色制版技术具有非感光、无污染、低成本、工艺简捷的特点，堪称“印刷业的革新”。文章介绍了纳米材料绿色制版技术的概念特点、发展现状及其应用前景。

关键词：纳米绿色制版技术，纳米材料，绿色印刷，制版

中图分类号：N04；TS805 文献标识码：A 文章编号：1673-8578（2014）S1-0024-04

On the Development of “Green Plate Making Technology Based on NanoMaterials”

XU Yanyan

Abstract： Green plate making technology based on nanomaterials （called “green nano plate making technology”in this article）， is a green environmentprotecting printing technology， which has started a technology revolution in the printing industry， due to its characristics of is nonphotosensitive， nonpolluting lowcost and simpleprocess. In this paper， the concept， features and development of the technology will be introduced.

Keywords： green plate making technology based on nanomaterials， nanomaterials， green printing， plate making

收稿日期：2014-06-27

作者简介：徐妍妍（1980—），女，山东泰安人，物理化学博士，主要研究方向为化学领域新技术发展及应用等。通信方式：xuthea@gmail.com。

引 言

从20世纪80年代后期于西方发达国家起源到现在，绿色印刷经历了从无到有，并逐步发展壮大。2011年11月国家新闻出版总署出版的《绿色印刷指导手册》首次对绿色印刷的概念进行了解释：绿色印刷是指对生态环境影响小、污染少、节约资源和能源的印刷方式。随着科学发展、可持续发展理念的普及， 绿色环保成为印刷业的发展趋势，随之涌现出新的印刷工艺——纳米绿色制版技术及其延伸应用。

一 技术概念

纳米绿色制版技术是由我国自主研发的一种新型印刷技术，是基于纳米材料的绿色直接打印制版技术，它摈弃了传统印刷制版技术的感光成像思路，基于纳米材料的浸润性调控，采用纳米复合转印材料直接在具有微纳复合结构的超亲水版材上打印制版，从而基于“0，1”（亲水，疏水）数字化可控转换原理实现对印版材料表面的纳米结构处理[1-2]，在同一块版材上形成具有相反浸润性的图文区（印刷区，由亲油墨纳米粒子形成，超亲油，“1”态）和非图文区（非印刷区，由亲水纳米粒子形成，超亲水，“0”态）[3-4]，其中通过对版材进行纳米结构处理提高打印和印刷的分辨率，通过在转印材料中复合纳米粒子提高印版的耐印力和精度；其工艺流程为：

图文信息输入计算机数字信息纳米制版

该技术摈弃了产生污染和资源浪费的感光成像过程，是一种无污染、节约资源的绿色印刷技术，同时在制版中对版材进行纳米结构处理以及采用纳米复合转印材料，因而是一种基于纳米材料的绿色印刷制版技术。

二 技术特点

“鼠标一点，轻松制版；成本低廉，告别污染”，这是该技术的首创者——中国科学院化学研究所宋延林研究员及其研究团队对纳米绿色制版技术的形象描述，简单地说，就是采用亲油纳米粒子表现印刷区，用亲水纳米粒子表现非印刷区，然后通过电脑直接制版印刷，其中不需要化学冲洗，是一种全新无污染的纳米数字印刷技术，具有“非感光、无污染、低成本、工艺简捷”的特点[1-2]。

1.非感光

纳米绿色制版技术不需感光预涂层，没有暗室操作。如果说毕昇的胶泥制字技术让印刷业进入活字时代，王选院士主持开发推广的汉字激光照排技术让印刷业“告别铅与火、迎来光与电”，那么该技术由于不需要避光的暗箱操作将让印刷业实现“弃暗投明”。

2.无污染、低成本

激光照排、还是计算机直接制版技术这两种当前主流的制版技术，都是基于化学成像原理，在化学显影过程中，不可避免地排放废液。纳米绿色制版技术直接在印版上打印图文，省去了感光涂层、显影定影的各种化学药剂，降低了成本，避免了废液的排放，进而根除对环境的污染。

3.工艺简捷

基于两种主流制版技术的传统印刷方式都需要图像、文字的感光制版，电子版要先经过出胶片、出蓝样等环节，然后才能进行印刷。纳米绿色制版技术省去了中间的感光过程，无须暗室避光操作，电子版提交后直接出蓝样，省去了出胶片的环节，提高了效率，减少了图文转印次数，有利于提高图文质量。

三 技术的发展应用及前景

2000年前后国内纳米技术蓬勃发展，基于纳米材料的绿色制版技术从2004年左右开始研究，至今已经慢慢发展成熟，并开展了该技术的延伸应用，逐渐形成了基于纳米绿色制版技术的绿色印刷产业链。

2004年前后，中国科学院化学研究所宋延林研究员及其研究团队进行了一系列超亲水/超疏水微纳结构、界面浸润性调控的基础研究，为纳米绿色制版技术的研发打下坚实的基础。

2007年7月，中国科学院启动知识创新工程重大项目“纳米科技在若干重要领域的应用”， 在该重大项目的子课题之一“基于纳米材料的绿色直接打印制版技术”中设置了纳米复合转印材料的制备、微纳米结构超亲水版材制备、转印材料浸润性调控和直接制版设备研制四个项目。自此，在前期研究基础上开始针对纳米绿色制版技术进行系统的研究和开发。

2008年，纳米绿色制版技术经“联想之星”创业CEO培训班的主办方审慎评估后，被选中作为确定投资的优秀项目。这开启了纳米绿色制版技术的产业化进程。

2009年8月，由中科院化学所、联想投资、联想控股和TCL、里奥投资等著名科研机构和企业共同发起成立了北京中科纳新印刷技术有限公司（下称中科纳新）。同年9月，该技术的中试线建成，包括制版车间、超净涂布车间、墨盒生产车间和印刷车间；这大大推动了纳米绿色制版技术的产业化进程。

2010年5月，纳米绿色制版技术作为科技北京的一项重要展示项目，在上海世博会的北京馆核心展区以动态演示模型等形式精彩亮相。这次亮相是该技术首次参加重要公开展示活动。同年6月，由中科纳新制造的一套使用了纳米绿色制版技术的印刷设备，进驻北京日报报业集团印务中心试用。同年8月，纳米绿色制版术首次用于京报集团《新材料产业》杂志的印刷，首印成功。这是该技术首度运用于国家正式出版物，标志着该技术从实验室走向市场。

2011年1月，中科院化学所与丹东金丸集团有限公司达成共同研发“滚筒式纳米材料直接制版机”的合作意向，拉开与高新优势企业合作的序幕。同年3月，中科院化学所和北京印刷学院签署战略合作协议，共建联合实验室，联合申报、共同承担基于绿色制版技术数字化工作流程开发和喷墨数字印刷机用墨水研发的重大科研课题，此举以产学研合作促进该技术的进一步发展和应用。

2011年4月，中科纳新于第二届中国（广东）国际印刷技术展览会上发布第一代绿色制版平台——纳新100绿色制版机。同年9月，第一代“滚筒式纳米材料直接制版机”第一次试机制版成功，并于次年3—6月取得满意的印刷效果，于次年11月通过科技成果鉴定。同年11月，中科纳新在上海新国际博览中心隆重发布第二代高精度制版平台——纳新200纳米材料绿色制版机。这一系列产品的推出标志着纳米绿色制版技术已经趋于成熟，该项高新技术已被成功转化为商业化产品。

2012年10月，位于北京市怀柔区的北京纳米材料绿色打印印刷技术产业化基地正式竣工投入使用。次年2月，以纳米绿色制版技术为核心项目的北京中科纳新印刷技术有限公司正式落户中科院北京怀柔科教产业园。这无疑便于进一步合作研发以及生产的大规模投入。

2013年10月，由中科纳新研发、用金色纳米涂层代替高污染化学腐蚀方式制作印刷版基的技术开始投放市场，该技术是继印刷制版“绿色化”之后的又一绿色技术，成功将版材制造这道印刷产业的高污染工序“绿色化”，据研究人员称，采用该技术每生产1平方米版基，能减少40升废水排放，而且通过重复涂覆金色涂层，版基可继续重复使用至少10次。这一延伸应用拓展了该技术的产业化范围，基于纳米绿色制版技术的绿色印刷产业链开始逐步形成。

目前，基于纳米材料的绿色制版技术已经申请包括版材、转印材料、设备等的发明专利50余项，其中PCT专利13项，形成了从新材料、新装备到配套软件的系统自主知识产权。纳米绿色制版技术的研发及其产业化，已经将印刷技术悄然带入一场新的绿色变革中，实现了印刷制版技术从感光到非感光的跨越[5-6]。进一步，在与纳米绿色制版技术相关联的绿色油墨、绿色铝版基生产等领域的延伸应用也都取得可喜的成效，形成了完整的绿色印刷产业链技术。未来，纳米绿色印刷技术将突破纸张印刷的范畴，延伸到电子、建材、印染等行业。可以预见，以核心的纳米材料技术为支撑，通过印刷的方式，将解决多个重要行业生产环节中的污染问题。

四 结 语

具有自主产权、无须感光成像、不污染环境、低成本、印刷流程短，且真正实现数字化的纳米绿色制版技术不是现有技术的局部替代，而是一整套系统的解决方案，基于纳米绿色制版技术的延伸应用将形成绿色印刷产业链：通过绿色制版（即用纳米材料打印制版代替曝光成像）解决废液排放；通过版基的绿色制备（即用纳米涂层取代原来的电解氧化过程）解决高能耗和废酸、废渣污染问题；通过绿色印刷油墨（即用水性油墨代替油性墨）解决挥发性有机化合物（VOC）排放和溶剂残留。该技术不仅体现了可持续发展理念，也是实现节能减排与低碳经济的重要手段，加快了印刷业的“数字化、绿色化”进程，可极大程度地提高我国印刷业的科技水平，让我国印刷行业最终“告别污染，走向光明”。

参考文献

[1] 宋延林.纳米材料绿色印刷制版技术的研发与产业化[J].新材料产业，2010（7）：1-4.

[2] 周海华，宋延林.纳米材料绿色制版技术研究[J]. 中国印刷与包装研究，2010，2：395-397.

[3] Dongliang Tian， Yanlin Song， Lei Jiang. Patterning of controllable surface wettability for printing techniques[J]. Chem. Soc. Rev.，2013，42： 5184-5209.

[4] Min He， Qiaolan Zhang， Xiping Zeng， et al. Hierarchical Porous Surface for Efficiently Controlling Microdroplets SelfRemoval[J].Adv. Mater.， 2013， 25： 2291-2295.

[5] 周海华，刘云霞，宋延林.纳微米结构版材研究进展[J].中国印刷与包装研究， 2013，5（5）：1-8.

[6] 周海华，刘云霞，宋延林.纳米材料绿色制版技术的版材研究[J].中国材料进展，2012，31（1）：26-29.