周郁：纳米印刷就是纳米材料“组装”技术
- 2013-12-24 10:12:261378
纳米印刷技术是由数字印刷之父班尼·兰达发明的，它的工作方式是这样的：先往打印头里注入兰达纳米油墨，这是一种含有纳米级颜料颗粒的水性油墨。印刷时将油墨先转移到一个加热的橡皮布上，再转移到承印物上，能与其相兼容的承印物主要有未经特殊处理的标准涂布纸或非涂布纸、塑料包装薄膜或标签纸等。
纳米印刷技术的大优势就在于其超小的油墨颗粒。在达到纳米级的尺寸后，很多材料的特性都会发生变化。而纳米油墨在这方面的表现则十分优异。由于质地较硬，这种油墨具有极强的抗磨损和抗刮擦性。纳米油墨能吸收更多光线，因此能提供更广的CMYK色域。此外，微小的颜料颗粒还能使墨膜变得更均匀，图像更清晰。
一旦纳米油墨转移到了加热的橡皮布上，它所含的水分就会蒸发，并留下一个超薄的墨膜。所以人们根本不用等墨膜干燥——这在胶印和数字印刷过程中很常见——可以直接进入下一个生产步骤。此外，纳米印刷还能让用户在印刷区域内印刷更多颜色，而不会发生过饱和的问题。纳米油墨多可以印刷8种颜色，分辨率在600dpi到1200dpi之间，在单张纸和卷筒纸印刷机上的速度分别可以达到13000页/小时和200米/分钟。可见这项技术的涵盖面很广。
“如果纳米器件不能大规模量产，仅仅停留在实验室，纳米技术就永远无法造福人类。纳米印刷就是解决这一大规模制造难题的量产技术。”近日，纳米印刷技术的发明人、美国工程院院士、普林斯顿大学教授周郁为江汉大学师生带来了一场关于纳米技术的讲座。
“传统的物理定律在纳米结构中是无效的，新的材料产生了很多新的性质。”在讲座开始前，周郁接受了媒体专访。1982年在麻省理工学院攻读博士时就开始研究纳米技术至今的周郁，因为发明可高速、低成本制造仅数纳米(一纳米等于十亿分之一米)器材的纳米印刷技术，获得了“2004年克雷多布鲁内提奖”，他也是该项奖项的*华裔得主。
周郁介绍，任何器件“缩微”到纳米级别，其性能都会有数千上万倍的提升。比如在心脏疾病的检测方面，传统的医学方法一般通过心电图的波形变化来进行判断，但在此之前，人体内的蛋白质可能已经发生了变化。“如果采用纳米材料，测试信号能提高100万倍，极微量的蛋白质变化也能被检测出来，从而将疾病诊断大大提前，为救治节省时间。”他介绍，纳米技术的发明革新了社会生活的方方面面，不仅应用于电子元件、芯片、集成电路的制造，在生物医药、数据存储等方面也都拓展了相当广阔的空间。
纳米器件的制作是非常困难的。此前，科学家们通过在实验室里用光刻或者电子束对其进行加工。光刻做出来的纳米器件尺寸相对较大，而电子束虽然能做到足够小，但速度非常慢，成本昂贵，无法用于大规模生产。“这就是为什么很多人都说纳米技术是空想。”周郁笑言，所谓纳米印刷技术，其实是一种全新的纳米材料“组装”技术。
“就像造房子，如何把纳米材料做成一个一个的结构。”这一技术有点类似于中国古代的活字印刷术，首先将具有纳米凹凸图像的模具作“印版”，在相应的设备和器具配合下，通过压印并定型以后“印刷”制造。因为能够广泛地采用各种高分子有机材料制造微米乃至纳米尺寸的器件，麻省理工学院发行的《科技评论》杂志将这一技术评选为将影响未来世界的新兴科技。
“现在年轻人热衷追捧的iPhone、iPad，这些电子产品之所以灵敏度高、反光小、亮度高，其屏幕、芯片制造都离不开纳米印刷的功劳。”周郁表示，目前纳米印刷技术已经相当成熟，未来还有巨大的发展空间。