印刷业是如何与太阳能电源联系起来的？又是如何与纳米材料联系起来的？按照我们以往对印刷术的认知，这样的关联有些天方夜谭，但在中科院化学所研究员宋延林看来，基于对材料体系的研究和突破，没有什么不可能。

　　“决定任何一个时代工业发展程度的，最重要的基础就是材料。材料决定了这个时代工业的特征，乃至生活、工作的特征。”宋延林表示，得益于纳米科技的发展，几乎各种材料都有可能作为“墨水”被打印，印刷工业也有可能因而升级换代。

　　“活字印刷术”曾经是我们引以为傲的标签，但印刷工业早已经历了几轮更新迭代，对宋延林来说，突破传统，凭着对纳米材料研究的突破进行创新和变革，颠覆传统“减法印刷”工艺，建立起有中国特色的纳米绿色印刷科学体系、技术体系和产业体系，是中国能否引领印刷技术发展的一场机遇。

　　可穿戴电子设备的新思路

　　就在不久前，宋延林团队再次在可穿戴钙钛矿太阳能电源研究中取得重要突破。

　　受自然界中珍珠质结晶机理及结构的启发，他们引入两亲性弹性结晶基质到钙钛矿前驱体溶液中，以解决钙钛矿晶体薄膜的脆性问题。

　　研究表明，通过调控掺杂量可实现钙钛矿晶体的垂直并联结构生长，消除了横向晶界对于器件效率的影响。同时，该结晶方式形成的弹性“砖泥”结构在力学稳定性上实现突破，首次实现了平面薄膜的可拉伸功能。通过这种设计所制备的柔性钙钛矿太阳能电池，光电转换效率突破15%。

　　一年前，也正是宋延林与李明珠团队提出了一种利用晶种模板可控印刷制备钙钛矿单晶薄膜的普适性方法，并用于光电探测器和图像传感器。

　　此前，宋延林课题组还制备了基于微纳米曲线阵列的柔性应力传感器，实现了多重复杂信号的分析和传感。

　　事实上，电源和传感器都是可穿戴设备的核心部件。柔性可穿戴电子传感器具有轻薄便携、电学性能优异和集成度高等特点，使其成为最受关注的电学传感器之一。同样不同于传统电源，金属钙钛矿太阳能电池具有柔性、质轻和光伏效率高的优点，有望成为可穿戴电子设备理想的电源。

　　以上这些重要进展，宋延林认为得益于团队长期在绿色印刷电子领域的研究和技术上突破。

　　印刷电子，把“减法”做成“加法”

　　印刷电子是新兴的工业制造技术，适于绿色环保、大面积、轻薄化、柔性化电子电路及元器件的高效率、低成本的生产，可用于制造具有柔性可弯曲、可折叠及可穿戴等特征的电子产品，也将成为印刷企业的一个重要发展方向，近年来更受到发达国家高度关注。

　　与传统印刷制版一样，传统印刷电路板同样是基于曝光蚀刻的工艺，会制造大量污染：首先将电路图形在感光胶片上曝光，以此为模板，以覆铜板覆压，经曝光腐蚀后，绝大部分铜原料变成污染，留下的铜线就是电路。

　　“这是个减法过程，被减掉的就成了污染;我们要做加法，将金属材料做成‘墨水’，直接按线路图型印刷在基材上，不产生任何排放和材料浪费。”

　　诚然，举重若轻只是言辞间，实现起来并不轻松。而正是因为宋延林团队做出一系列重要突破，如今我国纳米印刷技术走在了世界前列。2014年APEC会议电子门卡、北京机场快轨线和香港的地铁票均通过印刷方式制作。

　　目前，合作伙伴正与他们尝试，以导电油墨在普通商品的包装上印刷射频天线，通过读写系统就可以在一定空间距离内自动采集到商品信息，而无须像条码那样接触扫描。如果能够推广，可以想见，将来从仓库管理、物流管理到零售管理都可以真正实现无人化。

　　事实上，通过印刷电子技术，柔性太阳能电池、射频天线、柔性显示以及智能化包装、传感器、电子服装等等，都有可能实现。随着向印刷电子等领域的扩展，印刷技术将作为一种新型制造手段服务于新型现代制造业。

　　拓宽思路，“四化”印刷

　　基于对材料体系的深入认识，纳米印刷技术可以将更多种材料制作成“墨水”，因而，宋延林主任的中科院绿色印刷院重点实验室提出要推动印刷技术向“四化”发展：“绿色化，就是从源头解决污染问题；功能化，除了传统印书、印报等图文信息复制，印刷技术还可以印电路和其他更多功能性图案；立体化，要超越传统平面印刷,形成立体图形；器件化，特别是印刷可穿戴电子器件。”

　　宋延林拿出一个知名品牌的化妆品瓶子，瓶身泛着的金属光泽会令人以为瓶子有些分量，实际却跟塑料制品一样轻重。

　　“最开始我们是从解决染料污染的角度考虑研究纳米结构色的。”宋延林介绍，根据美国环境保护部曾公布的数据，每生产1吨染料产生700吨废水，并且，每吨染料废水又将污染20吨洁净水体。宋延林他们想到了另外一种环保的颜色——纳米结构色。

　　“传统染料是通过对可见光的选择性吸收来显示色彩，而蝴蝶翅膀、孔雀羽毛等的颜色，是通过纳米尺度的规整结构，对可见光进行选择性反射显示出的‘结构色’。其中涉及的材料叫做‘光子晶体’。”

　　宋延林解释，光子晶体反射显示的光泽不仅永不褪色，更会随观看角度变化而有不同显示效果，更灵动。

　　此外，利用光子晶体特性，能够使长余辉材料发光时间显著延长、亮度提高，制作出的应急照明设备能保证几个小时的照明，并已在一些重要工程投入使用。

　　盲文图书的印刷，则是纳米印刷“立体化”的最新应用。宋延林展示的一本盲文印刷图书，不仅有文字，还有各种精美的图形。由于不需要用特制盲文纸上印压，其成本远低于传统盲文图书。去年上半年，宋延林团队已经将一批盲文图书捐赠到北京市盲人学校，并让盲童第一次感触了魔方。

　　2017年党的十九大会议期间，新华印刷公司承担了重要文件的印制任务。纳米绿色印刷制版技术因其绿色环保、工艺简捷参与了这一重要任务。

　　我有一个梦想

　　“到目前为止，我们形成了全世界最环保的绿色印刷产业链技术”，并且颠覆了印染、建材以及盲文出版等行业繁琐污染的生产工艺，成功实现了在瓷砖、玻璃和丝绸等纺织面料上打印图案，并且基于纳米技术的深入研究攻克了印刷中的咖啡环效应、马拉格尼效应、瑞利失稳效等一系列原理问题。

　　“从原理上解决这些现象，才有可能做出世界上最小的点、最细的线、最薄的平面，从而实现精度最高的印刷”。

　　化学所是以基础研究为主的研究所，“我们团队的主要精力也在基础研究，但我们研究的很多基础问题都是从产业化过程中归纳出的原理问题，解决这些问题也会推动基础研究的发展”。因此宋延林及其团队的研究领域，并没有严格划分基础研究或应用研究。

　　“我们认为‘活字印刷’是中华民族的骄傲，可是西方普遍认为是古登堡发明的铅字印刷机推动了印刷技术的变革。”不纠结于历史，宋延林的梦想是：“要形成中国在绿色印刷领域的科学理论和工业技术体系，进而推动形成绿色发展的产业体系，让中国在不久的将来成为印刷技术的领跑者”。