淺談納米技術在印刷行業中的應用

李喜樂，楊玉杰，張 攀

（樂凱華光印刷科技有限公司 河南 南陽 473003）

1 引言

納米，只是一個長度單位，1納米等于10-9米，相當于頭發絲的十萬分之一，沒有任何技術屬性。納米技術[1]，是指在納米級別（材料尺寸在0.1至100納米）粒子的表面，采用先進的技術手段，主動實現原子/分子級別的排列組成，從而產生所需要的特殊結構，這樣就能獲得具有特殊的性能的材料。納米技術（nanotechnology）研究結構尺寸一般在0.1至100納米。

在1～100nm這個細微的尺寸，納米微粒會表現出很多特殊效應，比如表面效應，小尺寸效應等，這些不同于大尺寸材料的效應，使得納米微粒組成的材料具有了在光、熱、電、催化、吸附等方面的獨特的功能[2]，因而納米材料也成為研究特殊材料的熱點。目前，納米技術已經廣泛應用于材料和制備、航天和航空、環境和能源等方面，可以說已經深刻影響著科技和生活。

本文立足于印刷領域，對納米技術在這一領域的應用做了研究，對納米技術的應用帶來的優點進行了對比，并對納米技術在印刷領域的新進展做了分析和展望。

2 納米粒子的制備

目前，納米技術的發展已經取得很多進展，就制備方法來講，納米粒子可以采用多種方法得到，這些方法總體上，可分為物理方法和化學方法。納米粒子常見的制備方法，如表1所示。

表1 納米粒子的制備方法Chart 1 Methods of preparating nanoparticles

3 納米技術在印刷行業中的應用

3.1 納米銀和納米銀線在印刷行業中的應用

印制電子技術（Printed Electronics）是指利用各種印制技術，形成電子元器件和電路的電子產品的技術。目前在印制電路行業的中常見的術語PCB-“Printed Circuit Board”-“印制電路板”，也可以說是前印制電子技術。

在印制電子技術的應用中，其所用以形成電子元器件和電路的材料主要就是導電油墨。在導電油墨中，納米金屬粒子，或者納米非金屬粒子被用來當做的導電體，其性能對導電油墨至關重要，用的比較多的是納米銀，少數情況會用到石墨、銅等。

許多研究人員通過不同的方法制備出了納米銀[3-10]，Xu等人采用高能機械球磨，在很低的溫度下（-196℃）的低溫下，制備了納米銀粒子；Wei等人則采用陽極電弧放電等離子體法，同時對冷凝方法得到了性能良好的納米銀粒子；莫黎昕等研究了用檸檬酸銀代替硝酸銀改進復合銀漿制備技術。

納米銀線（SNW，silvernano wire）技術，被視為具有巨大潛力的制備導電薄膜的新技術。與現存技術，比如目前流行的金屬網格技術（即ITO技術）相比，納米銀線技術有一些明顯優勢：第一，由于納米銀線的線寬直徑非常小，可以達到50nm，所以不存在“莫瑞干涉”問題；第二、納米銀線技術制備的薄膜，透光率更高；第三、在需要曲面顯示的設備上，納米銀線導電薄膜的彎曲半徑小，更適合曲面設備。

Liu[11]等二苯胺磺酸鈉(DPAS)作還原劑，還原硝酸銀(SN)合成納米銀線，得到大尺寸的單晶納米銀線；戎紅仁[12]等在PVP作為保護劑的條件下，還原硝酸銀(SN)合成納米銀線。

3.2 納米技術與免處理印刷版

印刷版材在制版機上曝光成像后，無須任何化學處理即可上機印刷，叫做免處理版。免處理版，相對于傳統的印刷版材，有一些優勢：第一、明顯縮短了制版周期，提高了生產效率；第二、因無須化學顯影處理，對環境無污染。所以總體講，免處理版材的總制版成本比較低，而且更加環保。

目前，許多公司開發了自己的免處理技術，比如印刷巨頭愛克發、柯達保麗光、樂凱華光、富士等，其中一些企業的免處理版材已經上市，比如愛克發、樂凱華光、富士都推出了各自的免處理版。這些上市的產品，大多屬于熱敏板材，并且從專利情況看，免處理熱敏板材的研究也是比較多的。

按照成像方式不同，免處理版材的成像方法可以分為三類，第一種是熱燒蝕技術，第二種是極性轉換技術，第三種是熱熔技術[13]。

這三種成像技術，熱燒蝕技術不是主流，余下的極性轉換技術和熱熔技術應用的較多，統稱為非燒蝕型技術。目前市場上主要是非燒蝕型版材，比如華光TPD、愛克發Azura版材等。

生產非燒蝕型免處理CTP版材的過程中，最關鍵的技術就是涂層材料。如極性轉換技術的熱敏轉換物質和熱融技術所需的熱熔顆粒。

熱熔技術是目前免處理版材中真正商品化應用的技術。熱熔技術的核心是納米級的熱熔粒子，在激光照射下，熱熔粒子相互融合固化，形成印版圖文。成像后的印版不需要化學藥品顯影，同時也不需要用水沖洗，只需要用印版保護膠清潔未融合的顆粒，即可上機印刷。專利WO94/23954介紹了一種微膠囊熱熔技術，愛克發EP2006-5-2406114475介紹了一種半連續法制造乳液顆粒的方法，專利201310753431.0介紹了一種技術，利用多元共聚形成聚合物母體，在聚合物的側鏈上一般帶有親水性（或親油性）基團，聚合方法采用乳液聚合，利用這種技術制作出的版材，成像能力和耐印力高，親水性好，可直接實現水顯影。

3.3 納米油墨

油墨是印刷行業中的重要材料，通過它將圖案、文字表現在承印物上。通過人們的經驗和研究發現[14]，印刷品質量，很大程度上取決于油墨。細度、純高度的油墨，才能保證印刷的高質量。

普通油墨與納米油墨的區別，在于顏料粒徑的大小，兩者相差約1000倍，由此，與普通油墨相比，納米油墨的細度得到了極大的改善。此外，納米微粒對于改善油墨的穩定性、親油性和可潤濕性，都有很大作用。所以目前制備納米油墨，都需要將油墨中的樹脂、顏料、填料等各種成分制成納米級，以此改善印刷效果。

研究發現[15]，納米油墨制備成功的技術關鍵，是所用的納米粒子要具有單分散性，所以應用于納米油墨的納米粒子也是需要選擇的。目前在納米油墨中使用的較多的納米粒子，包括金屬納米粒子納米Ag、納米TiO2、納米CaCO3，非金屬納米粒子納米SiO2等。

3.4 納米印刷

納米圖像印刷技術是一種新型的壓印轉印技術，廣泛用于納米凹凸圖形的加工制作。

2012 年德魯巴（Drupa2012）國際印刷展覽會上，蘭達公司展示了他們的納米噴墨技術和智能手機式的操作平臺。據介紹，雖然蘭達納米圖像印刷技術，也是使用納米油墨進行印刷，但是與傳統意義上的噴墨印刷還是有著很多區別的。第一，傳統噴墨印刷直接將油墨噴涂在承印材料（紙張、塑料等）上，而納米圖像印刷則是先將油墨噴涂到一個橡皮布轉印帶上，如果說傳統噴墨印刷屬于直接噴墨印刷，那么納米圖像印刷屬于間接噴墨印刷；第二，傳統噴墨印刷在噴涂油墨之后，需要干燥處理，而納米圖像印刷的干燥過程在轉印帶上完成，轉移到承印物上的已經是干燥過的圖像；第三，傳統噴墨印刷，需要預先對承印材料進行很多處理，比如平整、物理清潔、化學處理等，而納米圖像印刷則對承印物的要求比較低，比如在塑料上印刷，甚至不需要預處理，就可以直接印刷。

在國內，也有很多研究人員進行這方面的研究。中國科學院的宋延林通過研究納米顆粒的性質[16]，制備出能夠適用于納米印刷的墨水，還用他們新的納米材料來形成結構色彩，期望以此來實現墨水和染料的綠色無污染生產。

納米印刷技術，主要還是得益于納米材料的特殊性能。目前，采用納米印刷技術，制造的納米尺寸的器件，已經達到小于10nm的水平。可以預見，納米印刷技術將會應用得更加廣泛，比如在芯片生產、精細電子元器件、高密度磁性元器件等方面，這一技術都具有很大的應用潛力。

4 結語

在0.1至100納米這一尺度上，納米粒子有了特殊效應，由此很多納米材料的性質表現出了與大尺度粒子組成的材料有了極大地差異，所以人們將很多常規的材料制備成納米尺寸，于是就形成了專門通過特定的技術設計，利用納米粒子，使其產生某種特殊結構，并表現特異的技術性能或功能的納米技術。

在印刷行業，納米技術的應用也越來越多。近年來被熱炒的納米印刷，免化學處理與低化學處理之爭，都與納米技術息息相關。除了本文所述的在印制電子技術、智能產品生產、免處理版材、納米印刷等方面，納米材料和納米技術在印刷行業的應用可以說剛剛起步，相信通過人們的努力，納米技術會對印刷行業的發展起到更大的作用。

[1]楊志伊.納米技術[M].機械工業出版社.

[2] http://baike.baidu.com/.

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[12]戎紅仁， 賴梨芳，沈象其，等，在不同保護劑存在下合成納米銀線[J].化學世界，2011，04，197.

[13] http://www.bisenet.com/

[14]張平原.納米油墨的優勢及開發應用[J].中國包裝報，2009，（02）.

[15]劉媛媛.金屬納米油墨淺析[J].絲網印刷，2007，（06）.

[16] http://finance.sina.com.cn/hy/20150402/173721875502.shtml