中国的印刷术，会再一次成为我们的骄傲｜宋延林文章转载自“格致论道讲坛”

文章转载自“格致论道讲坛”
基本上每过五年，
我们就从概念上、理论上和实验技术上，
把印刷的精度提高到原来的十倍。
宋延林·中国科学院化学研究所研究员
科学大咖讲科学|北京2021年
大家好，我是来自于中国科学院化学研究所的宋延林，今天给大家介绍一个印刷和墨滴的故事。
从印刷制版技术开始
中国印刷的历史上有很多值得骄傲的事，比如雕版印刷、活字印刷再到王选先生开发的北大方正汉字激光照排技术。

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▲雕版印刷活字印刷激光照排
在印刷里面，有一个关键的问题就是：这个印版是怎么来的？
▲物理制版（左）与感光化学制版（右）
雕版印刷和活字印刷都需要在木板或者其他材料上刻出来。而激光照排技术是基于感光化学和照相技术发展起来的，类似于传统的胶卷照相，有两步的曝光冲洗过程。这实际上还是“做减法”：把感光材料全涂上去，通过曝光刻蚀把一部分文字的面积留出来。这个过程和铅字排版相比是一个革命性的进步，但是随着大家环保意识的增强，感光废液的排放引起了很大的关注。
我们就想，如果用加法代替减法，是不是可以得到一种更环保的印刷制版技术？

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▲依次是：亲水板材亲油图案印刷样品
十几年前，我们提出了这样一个想法：在一个亲水的版材上，打出一个亲油的图案。这个图案能沾油墨，但是版材上的空白区亲水，不沾油墨，这样就直接可以印刷了。这里的核心问题就是：印刷的图文区要沾油墨，空白区不要沾油墨，这要怎么实现呢？

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▲左：荷叶上的水珠， AathavanJaffna/wikipedia
右：荷叶表面的微纳结构， Stratakisetal.(2009)
自然界里边很多奇特的现象给了我们很大的启发。荷叶出污泥而不染，水滴在上面可以自由滚落，也就是说水在上面是沾不住的，这是因为荷叶表面有一种微纳复合结构。

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▲在同样的基材上构筑亲水表面（左）与疏水表面（右）
我们仔细研究这样的结构，就可以自由地控制液滴的运动。像左图的固体表面可以让水铺展开来，而右图的固体表面可以让水在上面不黏附，还能够弹跳起来。

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就这样，我们在同一种材料的表面实现了有的区域黏附，有的区域不黏附。也就实现了印版上有的区域能沾油墨，有的不沾油墨，把图文区和空白区划分了出来。
利用这样一个原理，我们就用加法代替减法，直接打印出能够沾油墨的图文区，从而直接印书、印报、印各种印刷品。
无形的断水之刀
已完成：10%//////////
从上面这个例子，我们就可以知道印刷术的关键，是要精确地控制墨滴的运动行为，让液滴能够均匀地分布到我们预期的位置。
接下来，我们如果在这个材料的表面上设计不同的图案，就可以让液滴按照我们的预想，分割成不同的图案，甚至液滴还可以在材料表面呈现不同的运动状态。

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上面展示的是我们发明的一种“水刀” 。要知道水是非常难切割的，正所谓“抽刀断水水更流” 。因为水分子之间有很强的氢键作用，使水很难分开。