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纳米技术印刷出的智能化全球,将来电脑手机都能穿的身上题图

纳米技术印刷出的智能化全球,将来电脑手机都能穿的身上

题图来源于IC photo,文中来源于微信公众平台:CC大讲堂,授课人:宋延林 中科院有机化学研究室研究者博导翠绿色印刷重点实验室负责人

我们知道在大自然中有很多趣味的状况,例如:菏叶能够出污泥而不染。生物学家历经研究发现,菏叶的这类特点跟表面纳μm构造有关系。

再举一个事例:护墙板厂家可以以一敌百。生物学家也是发觉在护墙板厂家的脚板上边有细致的构造,细致的纳米和微米的构造组成,导致它可以粘附在许多物块光洁的表面。

今日融合这两个事例,一个是表面亲水性和疏水的效用,一个是粘附功效,对人们了解的印刷术会造成哪些的关联。

谈起印刷术大伙儿很了解,这也是我们国人感觉引以为豪的一件事情。从活字印刷到激光照排,人们迈入了印刷技术的2次大的飞越,这2次技术的转变,事实上也是意味着这两个不一样基本原理的一次大的转型。

活字印刷是根据物理学显像,物理学显像就是说根据物块的凸凹构造,突起来的是文本,凹进来的是空白页。激光照排意味着着有机化学显像环节,根据光感应有机化学和感光材料的发展趋势才出去。

这两个技术关联性特点就是说减法,我们要刻一个字,把不用的地区刻掉,根据一个激光照排做一张印刷版,必须根据曝出的方法,把不用的光感应层给浸蚀掉。这类减法的全过程事实上就是说一个原材料奢侈浪费的全过程,原材料奢侈浪费马上会产生环境污染,人们有木有将会更改这一全过程。把高分子材料跟2个有关的特点、跟印刷的要求融合起來。大伙儿看一下右下方,它是激光器照牌生产制造全过程。

从这一全过程看,看上去很像传统式胶片机拍照的全过程,光感应和清洗的全过程会导致十分大的环境污染,人们想想一个方法,人们立即根据刚刚讲的高分子材料对表面亲水性、亲油溶性的操纵,能够立即在一个亲水性的版上搞出一个亲油的图案设计,这一图案设计就可以黏附油墨, 空白页的亲水性的地区也不沾油墨,那样是否就立即能够上来印刷了,想起来大道理非常简单,可是它是全球性的挑戰。

怎么回事?最先文图区和空白页区差距是否足够大,就是说亲水性和亲油溶性的差距假如不足大得话,印刷上马上会导致糊板,这一如同人们第一个事例一样,务必靠纳米技术构造来解决这个问题。

第二个一般的黑墨水打进印板上之后迅速马上会磨去,印报刊要印上十万份,如何解决这个问题,人们用一个纳米颗粒合乎提高的技术。

基本原理也非常简单,如同人们铺柏油马路,要提升它的耐磨性能,光有沥清是不足的还必须掺碎石子。在人们技术里边,碎石子的颗粒物务必小到纳米技术限度,就是说几十个纳米技术下列,那样才可以确保我还在复印全过程中它的流畅,能够多方面解决现阶段光感应显像印刷出版发行技术的缺点。

可是印刷版做出去之后,送至印刷生产车间,我们了解要用油墨,为什么叫油墨?这一油并不是人们植物油,它是一种溶剂,也马上会造成人们常说的VOC的排污,非常会应用了一些二甲苯类的有机溶剂,会比较严重危害人们的身心健康,那为什么不可以用水溶性的墨去印刷这类塑胶的包裝呢?例如五香牛肉干、火锅料,这全是和人们食品卫生安全密切相关的,事实上这也是一个国际性难点。

水溶性墨大伙儿了解在塑胶上因为表面不一样,是十分难粘附的,这个问题如何解决?人们也是靠高分子材料去解决的,不懈努力用水溶性墨在塑胶上边印出精致的图案设计,那样压根上解决了印刷全过程中印刷制版的环境污染和后面印刷生产车间油墨的VOC排污的难题。

把这个技术再进一步向下发展趋势,把印刷技术和新型材料的技术融合起來,能够更改许多传统式规模十分大、可是环境污染和耗费十分比较严重产业链的生产制造的方法。

例如人们印染厂我国应该是世界第一的生产量,可是环境污染大伙儿也了解是十分比较严重的,人们把印染厂的色浆、染剂制成黑墨水,根据复印的方法,能够在不一样的原材料上边,例如纯棉布、化学纤维、绸缎。这种不一样的原材料,事实上表面区别十分大的,你可以在绸缎上复印好,可是在化学纤维上复印不太好,如何操纵这个问题,就是说靠高分子材料去解决表面能的配对的难题。

更大的实际意义上是人们根据优秀的原材料技术的发展和印刷技术的融合和复印技术的融合。我们能够多方面解决传统式的印刷、印染厂、包含建筑装饰材料的高耗能、高耗能的难题。人们把这个技术再拓展一下,跟印刷有关的有没有什么环境污染的难题?

我们可以根据新的高分子材料为意味着的新技术的发展,可以多方面获得解决。人们迅速马上会想起染剂、色浆,染剂、色浆生产制造的全过程是十分环境污染的全过程,而应用的全过程也会耗费很多的清洁水,人们國家占全球染剂生产制造60%,人们为全球的漂亮努力了极大的自然环境的付出代价,可是没人谢谢人们。

人们如何根据我国科学研究的技术发展解决这个问题?人们刚开始从大自然中学习培训。

各位看这个图片,这类好看的晶石,蝴蝶的翅膀和蓝孔雀的翎毛,它的颜色并不是染剂造成的,只是另一种基本原理,人们叫构造颜色,由于纳米技术规格构造,整齐的构造跟由此可见光的波长配对的情况下,它会造成这类独特的颜色。

这类独特的颜色就彻底沒有黑色素的危害,换句话说是一种十分环境保护的品相的管理体系,自然这类原材料更关键的实际意义叫电子光学的半导体材料,在未来电子光学元器件的发展趋势全过程中,它像半导体材料对电子工业的实际意义一样,是一种基本性的原材料。那么关键的原材料,全球生物学家都会科学研究。

我本人觉得,谁可以它变为大批量化、工业生产,这也是全球的挑戰。生物学家一直在试验室里面作出十分少量的物品去写毕业论文,可是运用的情况下还要没办法,谁可以很多做、成本低做,这一也是十分难的事儿,好在人们把它解决了。

人们靠哪些解决,生成不一样的纳米颗粒,操纵纳米颗粒的规格,能够获得不一样的颜色,这类颜色就可以不容易退色,光泽度也很好,并且品相的实际效果,能看不一样的视角,能够获得不一样颜色的实际效果。

我这有一张试品,从不一样的角度观察,事实上这一颜色是有转变的,是非常漂亮的。未来人们跟三维打印技术融合起來,这一品相实际效果跟晶石是一样的,人们跟三维打印技术融合起來,把这个制成黑墨水。爱好看的女性想干一个哪些的饰品,自身在电脑上设计构思样子,根据买黑墨水回来自身复印。

这一事儿解决之后,实际上更关键的实际意义,是可以出示一种新式的智能化系统包裝的原材料,大家能够从一些知名化妆品包装盒上边能见到人们的技术和商品,各位看非常漂亮的,用非金属材料作出金属光泽,用没有颜色的原材料制成五颜六色出去,像晶石一样绚丽。

此外它也有一种新的作用,例如像右下方,能够对工作温度、环境湿度作出反映,女性用哪些的护肤品,天气干燥或是潮湿的情况下,用多很多也会根据颜色来对你说。溫度高或是低,你用哪些的护肤品,它也会根据颜色来对你说,它让我们全部体会是十分个性化、智能化系统的发展。

刚刚详细介绍了这么多,把高分子材料和印刷技术融合起來,能够对十分关键的传统产业有全局性的转变,如今都说进入了信息社会,人们靠互联网,纳米技术技术在这个行业可以充分调动功效?在信息内容技术里边有一个基础的模块,人们叫印刷线路板。为什么叫印刷线路板呢?人们刚刚详细介绍的印刷印刷制版的全过程基本上和印刷线路板的生产制造全过程基本上是一样的,换句话说电源电路是一个哪些的图型,先曝出在一个光感应胶卷上,这一光感应胶卷再蒙到一个薄的铜钱上边去,经给曝出刻蚀,留有的铜心线是人们必须的。

大伙儿想一想一张铜钱,80%之上的铜被浸蚀掉,浸蚀掉之后就排在地底,人们我国也是世界第一生产量。每一年排的铜也有别的的超出十几万吨级,人们为自然环境的付出代价有,以致于危害人们的食物网,人们许多地区的稻米重金属超标比较严重超标准。人们如何根据技术的发展解决这个问题?

我们可以把金银铜的金属材料制成纳米颗粒,制成导电性的油墨,根据复印,根据印刷产生电源电路,是否能保持。

人们复印出一条线,就可以当电缆线用,就可以代亮LED灯泡,在上年不久开了的APEC期内中,人们享有了APEC蓝,人们也是做出去奉献。主会场六个门卡全是依照人们的技术,里面全部电缆线和电源电路全是根据人们的纳米银和翠绿色印刷技术修建出去,它是我国的生物学家对技术的发展作出的奉献。

那么事情为何人们可以做出去,为什么没有早一点把它做出去,事实上它是一个涉及十分多全球性的科学研究和技术的难点。简易讲一个事例,就是说知名的现磨咖啡环效用,一滴现磨咖啡在固态表面干的全过程中会外扩散、会产生一个中空的环,大伙儿将会有这类理性的了解,它是全部搞有机化学,非常跟印刷技术有关的一个全球性的难点,假如这个问题不解决,你印刷的精密度就不可以操纵,刚刚说复印电源电路全是中空的环,导电率如何确保?这个问题困惑了人们好多年,这个问题没办法,可是人们把它解决了。

针对科学研究人而言,较大 的满足感就是说这话:这件事情没办法,人们把它搞好了。

我们可以根据一个商业的复印机,他的喷嘴是25μm,大伙儿会想起25μm喷嘴复印的墨点应当比25μm更大,可是我们可以搞出变小一个量级的墨点。

这一墨点上边纳米颗粒是高精密沉积的构造,那样就多方面解决了现磨咖啡环效用。那样能够确保人们进一步提高印刷的精密度,能够改进人们印刷电源电路的导电率。针对科技人员而言,还有一个挑戰?你能不能把这个事儿保证完美,让他人都认可你是世界第一。

如何能保证世界第一呢?就是你复印一个墨点只含一个纳米颗粒,我想要一个有一个,要想2个有两个,一二三四五,我们在这些方面是走在世界上最前例的,这个问题如何解决?

還是根据高分子材料页面效用,是那样铺展、挥发、变小,现磨咖啡环效用难以避免,人们如今如何,根据纳米技术页面原材料的运用,让它干躁、收拢,干躁,因此人们可以保证世界上最小的墨点,并且有一个更大的理想,我们国人去撰写当代的翠绿色印刷的三定律,如同哥白尼經典三定律对经典力学的奠基石功效一样,我们要做世界上最小的一点,较细的线,最平的面,点线面都能保证全球最好是,那么你的印刷技术一定是全球最好是。

在这个全过程中,我们要明确提出三个公式计算,人们叫第一定律,第二定律,第三定律,人们不一样的博士研究生各自着眼于这一工作中。十分难,可是我们要把它搞好。

这种基本解决问题后,我们可以做许多事儿,我们可以根据印刷的方法做触摸显示屏,如今的触摸显示屏也是根据导电性夹层玻璃的一个蚀刻工艺的技术性,就是说80%之上的原材料是奢侈浪费的,那我们可以根据印刷的方法做触摸显示屏。

这一早已保持了,那人们可以更进一步,不久讲过一般的印刷只有印到几十个μm,我们可以印到几十个纳米技术上下,那样的技术性做到人们做硬件配置最大的技术性,集成ic生产加工关键的技术性。我们在硅单晶上生产加工成纳米技术限度的这类图形界限的路线立即能够做到现阶段最大精密度的电源电路的粒度,这是一个代表性的技术性。

在发表论文以前,最先申请办理了三项国家标准,这也对人们未来印刷技术集成ic生产加工产业链出示了概率。

人们可以做线路板,能够做集成ic,人们可以做更性能的显示屏,我们知道,如今液晶显示屏的方法,有它实质上的一些缺点,人们看不一样的视角,它的颜色、色度也有误差,乃至到一定视角,看上去全部是死机的,它是跟它显像原理有关系。

人们如何处理,把高分子材料和印刷技术融合,各位看ICCAS是中科院化学校研究室的简称,从5°角看,颜色和色度是一样的,这一实际意义在哪里,未来人们发展趋势软性显示信息,一定要变视角,可弯折,从不一样角度观察,假如颜色和色度造成误差,显像是无法确保的,人们事实上解决了最重要的基本难题。

对人们中国经济发展这些方面的产业链出示了独立专利权。可以把印刷技术发展趋势到生物芯片上,各位看荒漠中衣食住行着一种甲虫,它可以生存下去,就是说依靠每日早上有一个钟头多有潮湿的气体,把这个潮湿气体凝固到身上,它是一个疏水的背,上边有亲水的点,这类细颗粒物凝固在亲水点上边去。

人们把这个原理运用起來,能够作出一种高灵敏检验的生物芯片,在一个疏水的器械上,搞出亲水的检验的黑斑,这类十分微量分析的血液就可以生物富集到要检验的地区,也就是亲水区,跟刚刚的人们复印的印刷版原理彻底一样,仅仅原材料反过来,那样能够把检验的敏感度提升一个量级之上。无论你是SARS病毒感染、hiv病毒,我们能够在较早的情况下可以发觉。

人们想像一下,人们把全部的物品都集成化在服饰上面,全部的信息交换解决,及其乃至电力能源,人们穿的衣服裤子,都彻底能够处理,这也是人们人们发展方向的理想。

而人们我国的生物学家将具有十分重要的功效,或许未来有一天我们国人再度由于人们的印刷术觉得引以为豪,再度为全球绿色发展的发展趋势,奉献来源于人们中国的力量。

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