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金屬鈑金新聞

宋延林:用納米材料打印精彩世界

激光製造商情 來源:科技日報2014-04-09 我要評論(0 )   

編者按 1994年,國家傑出青年科學基金設立,科技界習(xi) 慣稱其為(wei) “傑青”。傑青設立之時,我國科研隊伍建設正麵臨(lin) “青黃不接”的巨大難題。於(yu) 是,“促進青年科學和技術人才...

    編者按 1994年,國家傑出青年科學基金設立,科技界習(xi) 慣稱其為(wei) “傑青”。傑青設立之時,我國科研隊伍建設正麵臨(lin) “青黃不接”的巨大難題。於(yu) 是,“促進青年科學和技術人才的成長,鼓勵海外學者回國工作, 加速培養(yang) 造就一批進入世界科技前沿的優(you) 秀學術帶頭人”成了傑青的使命。20年過去,獲得傑青資助的科學家已達數千名,他們(men) 中走出了白春禮、陳竺、劉德培、盧柯、王貽芳、薛其坤、姚檀棟、楊煥明等許多各自學科領域的將才、帥才。在傑青支持下,一大批創新性研究獲得突破,其中不乏比肩國際最高水平的研究成果。

 

    傑青設立20年之際,本報在“科星燦爛”欄目中陸續向讀者介紹十餘(yu) 位獲得傑青支持、取得卓越成就的科學家,試圖從(cong) 他們(men) 的成長曆程、創新故事中,探尋科技才俊培養(yang) 、人才強國建設等規律性命題。

 

    “不管是搞科研還是做企業(ye) ,都必須專(zhuan) 注地做出最好的成果或產(chan) 品,基礎研究更是隻有第一,沒有第二。”45歲的中科院化學所研究員宋延林有一股書(shu) 卷氣,聲音不高,眼鏡片後的那雙眼睛永遠帶著笑意。

 

    熟悉他的人都知道,從(cong) 國家傑出青年科學基金獲得者,到改變整個(ge) 印刷行業(ye) 的綠色製版技術開發者,再到中科納新公司創辦者,10多年的科研和產(chan) 業(ye) 化實踐才讓宋延林有感而發。

 

    “不管是一張紙,還是一塊塑料膜,我在上麵打印出一條線,它就能導電;還有這隻漂亮的蝴蝶,它的色彩不是靠色素而是靠納米結構產(chan) 生的,我們(men) 可以把它打印出來……”說起納米技術將給印刷產(chan) 業(ye) 帶來的巨大影響,宋延林滔滔不絕。讓人感覺他就像一個(ge) 魔術師,能讓一個(ge) 個(ge) 納米顆粒乖乖聽話,打印出此前人們(men) 想象不出的神奇世界。

 

    10年前,當宋延林帶領自己的團隊闖入印刷領域時,遠沒有今天這般自信,也沒有想到會(hui) 開辟如此廣闊的空間。2004年,他在國家項目支持下開發出可與(yu) 國外知名品牌媲美、但價(jia) 格僅(jin) 為(wei) 其1/10的打印墨盒。

 

    他本可以在交出一份漂亮的結題報告後申請下一個(ge) 課題,但隨著對印刷行業(ye) 的深入了解,他意識到,我國印刷行業(ye) 汙染嚴(yan) 重且核心技術長期被國外企業(ye) 壟斷。能否用納米材料通過打印研發出綠色製版技術?宋延林開始新的思考。

 

    通俗地講,傳(chuan) 統的激光照排相當於(yu) “膠片照相機”,較先進的計算機直接製版技術(CTP)相當於(yu) “拍立得”,而綠色製版技術就像是“數碼相機”。

 

    具體(ti) 說來,激光照排需要兩(liang) 次曝光顯影,過程繁瑣,而且使用的顯影、定影液等化學物質會(hui) 產(chan) 生大量汙染。即使目前國際上最先進的CTP,也需要感光預塗層和化學處理過程,而且核心技術被國外企業(ye) 壟斷,設備和耗材價(jia) 格昂貴,讓國內(nei) 大多數企業(ye) 望而卻步。

 

    更重要的是,如果走已有技術路線,想實現印刷技術突破,趕超發達國家,實現跨越發展,可謂希望渺茫。“我們(men) 必須另辟蹊徑,從(cong) 原理上實現突破。”宋延林說。

 

    他的設想,是用納米材料的創新產(chan) 生“變革性”技術,即將印刷表麵進行納米結構處理,使其形成圖文區與(yu) 非圖文區清晰的界麵,即圖文區超親(qin) 油(疏水),非圖文區超親(qin) 水(疏油)。

 

    這其中最核心的技術問題是通過對材料表麵能的控製,解決(jue) 圖文和非圖文區的反差和耐磨性問題,其中的關(guan) 鍵則是如何控製液滴在固體(ti) 表麵的擴散和轉移。

 

    液滴在固體(ti) 表麵幹燥的過程容易形成咖啡環,影響印刷質量,這個(ge) 困擾學界和工業(ye) 界的“咖啡環效應”多年未被攻克。因而,當宋延林提出解決(jue) 設想時,沒有幾個(ge) 人看好這一研究。不少專(zhuan) 家肯定了這個(ge) 方向的環保優(you) 勢,但認為(wei) 要實現圖文區和空白區的巨大反差非常困難,將來隻能打印一些比較低端的產(chan) 品。

 

    宋延林沒有退縮。他深知要做真正的創新必須有敢為(wei) 人先的勇氣,要開辟一條全新的技術路線必須首先解決(jue) 基礎科學問題。“幸運的是,我得到了傑出青年基金的資助,對基礎科學問題進行了係統透徹的研究。”宋延林說。

 

    他成功了。“你看,我們(men) 可以做到由納米顆粒組成的墨滴形成非常均勻的點,並能讓一個(ge) 墨滴是由一個(ge) 、兩(liang) 個(ge) 到幾個(ge) 數目可控的納米顆粒形成;在此基礎上,我們(men) 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(liang) 個(ge) 液滴融合後常常會(hui) 形成一個(ge) 更大的液滴。”指著PPT上的一張張圖片,宋延林顯得非常自信,“納米尺度點、線、麵形成控製等基礎問題的解決(jue) ,突破了傳(chuan) 統印刷技術精度的極限,可以自豪地說,這是目前能看到的最好的結果了。”基於(yu) 基礎科學問題的突破,2009年,宋延林團隊研發的納米綠色製版技術的中試線順利建成,並已成功推向市場。在此基礎上,他帶領團隊將納米材料應用於(yu) 綠色油墨、綠色鋁板基生產(chan) 等領域,形成了完整的綠色印刷產(chan) 業(ye) 鏈技術。“4年前我給你看的隻是綠色製版這一個(ge) 環節,現在我們(men) 已經可以利用納米材料實現整個(ge) 印刷產(chan) 業(ye) 鏈的綠色化,極大減少了汙染物的排放。”

 

    這還遠不是他的最終目標。宋延林在多個(ge) 場合用到的PPT中有這樣一張照片,那是美國《時代周刊》的一個(ge) 封麵:一隻巨大的iphoness手機背後是濃煙滾滾的煙囪和無數的工人。

 

    “這暗示中國的經濟發展一是犧牲環境、嚴(yan) 重汙染;二是靠廉價(jia) 勞動力。這就是中國給世界的印象,是時候做出改變了!事實證明,我們(men) 可以通過技術創新拿出領先、環保的綠色解決(jue) 方案。”他說,正是在不斷和產(chan) 業(ye) 接觸的過程讓他深刻認識到,利用科技進步改造提升傳(chuan) 統產(chan) 業(ye) 不是一句空話,而是落在每個(ge) 科研人員肩上的責任。

 

    因此,他又提出綠色印刷製造的概念。“我們(men) 要以核心的納米材料技術為(wei) 支撐,力求通過印刷方式,解決(jue) 印染、建材等多個(ge) 行業(ye) 的汙染問題。”他透露,下一步將突破紙張印刷的範疇,把納米綠色印刷技術延伸到電子、建材、印染等行業(ye) ,通過納米材料的創新和應用,解決(jue) 上述行業(ye) 的環境汙染和高能耗問題,同時降低生產(chan) 成本,形成一個(ge) “納米材料綠色印刷技術產(chan) 業(ye) 集群”。

 

    而印刷光子概念的提出則讓宋延林的觸角進入另一個(ge) 新興(xing) 行業(ye) ,並與(yu) 寶潔、三星等知名公司開展合作。“比如在智能包裝方麵,化妝品的包裝可以指示消費者根據溫度、濕度的差異使用不同的產(chan) 品,而納米光子材料可以用於(yu) 高靈敏醫療檢測產(chan) 品和高性能顯示器的開發。”

 

    “也許將來手機、電腦、電視屏幕都可以打印出來,卷起來就能帶走。”他堅信中國人一定能做出最領先的學術成果,也能提供最好的產(chan) 品。

 

    “我們(men) 用技術優(you) 勢彌補了商業(ye) 上的不足,現在我們(men) 的產(chan) 品已經擊穿了競爭(zheng) 對手的成本價(jia) ,再也不用因為(wei) 對手降價(jia) 就心慌。”宋延林堅定地說,事實上不管是做科研還是產(chan) 業(ye) 化他一直都“如履薄冰,必須膽大心細”。但不管如何艱辛,他都會(hui) 在創新之路上堅定地跋涉前行。#p#分頁標題#e#

 

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