纳米打印直接制版技术
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收稿日期：２０１０－０８－２３
基于传统印刷版材的ＣＴＰ制版技术（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｔｏ Ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ Ｐｌａｔｅ，简称ＣＴｃＰ），这两项技术的研究及 应用逐渐成熟㈣。ＣＴＰ和ＣＴｃＰ技术均利用了版材涂层 对激光、紫外光敏感的性质，曝光显影后，大部分的版
万方数据
材涂层被除去，造成资源浪费和环境污染。ＮＴＰ技术避 免了曝光、显影过程，从而省去了两步化学处理过程， 有效地节约了资源，保护了环境。ＮＴＰ技术的关键因素 包括铝版基上特殊的涂层材料、纳米复合转印材料和 具有纳微结构的版基。本文主要介绍具有涂层材料、纳 米复合转印材料及纳微结构的铝版基的研究进展。 ＮＴＰ技术示意图见图１。
ＺＨＯＵ Ｈａｉ－ｈｕａ．ＳＯＮＧ Ｙａｎ－ｌｉｎ
（Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｎｅｗ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ， Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １ ００１ ９０）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｋｊｅｔ ｐｒｉｎｔｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｓ ｂｅｉｎｇ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ａｓ ａｎ ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ ｔｏ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ ｄｉｇｉｔａｌ ｉｍａｇｉｎｇ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｗｅ ｒｅｐｏｒｔ ａ ｎｅｗ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｐｌａｔｅ－ｍａｋｉｎｇ ｂｙ ｉｎｋｊｅｔ ｉｍａｇｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ． Ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｃａｌｌｅｄ ｎａｎｏ—ｐｒｉｎｔ ｔｏ ｐｌａｔｅ ｆＮＴＰ）ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｔｈｅ ｅｍｐｌｏｙｅｄ ｌｌａｎｏ—ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｆｏｒ ＮＴＰ
６．３ｍｍ
Ｄ庐Ｏ．２２
宽容度 ２．５时厚度 本底灰雾
１．５０－４．７１ （１０—３４ｍｍ）
２４ｎｌｎｌ
Ｄｆ－－０．２２
１００ＫＶ管电压
宽容度
１．８２０．７１ （２０—４６ｒａｍ）
２．５时厚度
３８．１ｍｍ
本底灰雾
Ｄｐ－－Ｏ．１７
宽容度 ２．５时厚度
１．５ｌ￣４．８５ （２０—４８ｍｍ）
３５．８ｍｍ
本底灰雾
３结论
总之，Ｎ１１Ｐ技术是环保、节能、无需曝光显影的 技术，通过调整版基涂布物和纳米复合转印材料的 组成，分辨率可达１７５线。版基的研究结果表明，表面 粗糙度、表面能及表面化学组成对版基的性能会有 较大影响；纳米复合转印材料的优化则需要将材料 本身的粘度、表面张力调整到合适的范围。
参考文献：
［１］Ｖａｌｅｔｏｎ ＪＪＰ，Ｈｅｒｍａｎｓ Ｋ，Ｂａｓｔｉａａｎｓｅｎ ＣＷＭ，ｅｔ ａ１．Ｒｏｏｍ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｓｉｌｖｅｒ Ｆｅａｔｕｒｅｓ Ｕｓｉｎｇ Ｓｐｉｎ—Ｃｏａｔｉｎｇ ａｎｄ Ｉｎｋｊｅｔ Ｐｒｉｎｔｉｎｇ［Ｊ］．Ｍａｔｅｒ． Ｃｈｅｍ，２０１０，２０（３）：５４３—５４６．
纳米打印直接制版技术
周海华．宋延林
印刷制版
（中国科学院化学研究所新材料研究室，北京１００１９０）
摘要：在数字成像领域喷墨打印技术作为传统印刷技术的重要组成部分正日益受到关注。本文主要报道一种利用
喷墨打印直接制版的技术，即纳米打印直接制版技术（Ｎａｎｏ－ｐｆｉｎｔ ｔｏ Ｐｌａｔｅ，简称ＮＴＰ）。此项技术使用的材料包括含纳米 粒子的涂布物、纳米复合转印材料及具有纳微结构的铝版基。ＮＴＰ技术流程：首先将图文信息处理后通过计算机传递到
ｔｒａｎｓｍｉｔｔｉｎｇ ｆｒｏｍ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｔｏ ｐｌａｔｅ—ｍａｋｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ，ａｎｄ ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｍａｃｈｉｎｅ ｕｓｅｓ ｉｎｋｊｅｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｎａｎｏ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｐｒｉｎｔｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ ｉｓ ｊｅｔｔｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｃｏａｔｅｄ ｐｌａｔｅ．Ｆｉｎａｌｌｙ ｔｈｅ ｐｌａｔｅ ｉｓ ｕｓｅｄ ａｓ ｐｒｉｎｔ ｐｌａｔｅ ｉｎ ｐｒｉｎｔｅｒ．Ｔｈｅ ｉｍａｇｅ ｗｈｉｃｈ ｆｏｒｍｅｄ ｂｙ ｎａｎｏ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｐｒｉｎｔｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ ｏｎ ｔｈｅ ｐｌａｔｅ ｉｓ ｏｌｅｏｐｈｉｌｉｃ．Ａｎｄ ｔｈｅ ｎｏｎ—ｉｍａｇｅ ａｒｅａ ｉｓ ｈｙｄｒｏｐｈｉｌｉｃ．Ｔｈｒｏｕｇｈ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｗｅ ｈａｖｅ ｆｏｕｎｄ ｔｈａｔ ｃｏａｔｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ，ｎａｎｏ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｐｒｉｎｔｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｐｅｃｉａｌ ｎａｎｏ－ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｎ ｔｈｅ ｐｌａｔｅ ｈａｖｅ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｔｈｅ ｗｅｔｔａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｐｌａｔｅ．Ａｎｄ ｔｈｅ ｐｌａｔｅ ｄｏｅｓ ｎｏｔ ｎｅｅｄ ｅｘｐｏｓｉｎｇ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐ ｐｒｏｃｅｓｓ．ＮＴＰ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｓ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｆｒｉｅｎｄｌｙ ａｎｄ ｌｏｗ ｃｏｓｔ．Ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｈａｓ ｆｉｎｅ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ａｎｄ ｇｏｏｄ ｐｒｉｎｔ ｐｒｅｓｓ ｌｉｆｅ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｒｅ ｏｆ ｇｒｅａｔ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ ｔｏ ｐｌａｔｅ—ｍａｋｉｎｇ ｉｎ ｐｒｉｎｔ．
图文区
后的版基Ｒａ值在０．５－２．５之间变化时。与水的接触角变 化范围在１０度以内。
Ｙ
Ｘ
非图文
版基 图１ ＮＴＰ技术示意图
１实验部分
１．１特殊的涂层 Ｏｌｉｖｅｒ认为打印机的墨滴撞击到纸上，纸上的涂层
可有效抑制墨滴的扩散∞．从而得到分辨率较高的打 印图像。基于这种涂层控制墨滴扩散的思路，我们主要 研究了在铝版基上涂布不同涂层材料对表面粗糙度、 表面能的影响。表面涂层的涂布物包括亲水性小分子 聚合物，添加剂和溶剂。 １．２纳米复合转印材料及版基
喷墨打印机（制版机）上，喷墨打印机将图文信息打印在已涂布涂层的铝版基上，图文部分由纳米复合转印材料组成，上
机印刷时亲油，非图文部分亲水，通过亲油亲水的反差实现图文信息的转印。我们通过研究发现，含纳米粒子的涂布物、
纳米复合转印材料和特殊结构的版基有效地改善了版材的浸润性，提高了图像的分辨率。ＮＴＰ技术不需要曝光显影的处
［２］Ｋｈａｎ Ｍｏｈｉｄｕｓ Ｓ，Ｌｉ Ｘ，Ｓｈｅｎ Ｗ，ｅｔ ａ１．Ｔｈｅｒｍａｌ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ Ｂｉｏａｅｔｉｖｅ Ｅｎｚｙｍａｔｉｃ Ｐａｐｅｒｓ［Ｊ］．Ｃｏｌｌｏｉｄｓ Ｓｕｒｆ．，２０１０，Ｂ，７５ （１）：２３９＿４６．
［３］Ｓｅｋｉｎｅ Ｎ，Ｓｕｚｕｋｉ Ｋ．Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｉｃ Ｐｒｉｎｔｉｎｇ Ｐｌａｔｅ Ｍａｔｅｒｉａｌ ［Ｐ］．Ｗ０２００９１３９２０８一Ａｌ，１９ Ｎｏｖ ２００９．
纳米复合转印材料的作用与喷墨打印墨水相同， 根据Ｐａｕｌ的报道．打印墨水应该与打印机的性能相匹 配。Ｐａｕｌ认为打印墨水粘度应低于２ ｃＰ，最小的表面张 力约为３５ ｍＮ·ｎｆＩ（６］。与纳米复合转印材料相似，含纳米 颗粒的墨水可用于制造电子领域的导体ｔ７，８］。我们通过试 验系统研究了在ＮＴＰ技术中纳米复合转印材料的粘度、 表面张力对图像分辨率的影响。经过系统研究Ｒａ值（高 度参数轮廓算术平均偏差，见图２）的变化对打印图像精 细度的影响，我们确定了适合ＮＴＰ技术的参数范围。
图３纳米涂层及其与水接触角
懈Ｍ
誉Ｍ 善 一 划 鸯壬 他ｍ 鼋 ＊８ 耐 酾６ 螫
４
２
２
４
６
８
ｌＯ
１２
１４
１６
１８
墨滴半径（ｍ）
图４不同基底上墨滴的扩散半径
２．３纳米复合转印材料 纳米复合转印材料中聚合物和溶剂是关键因素。
研究发现聚合物溶液的粘度、表面张力影响墨滴在带 有涂层的基底上的扩散行为。其中聚合物的分子量、 分子量分布尤为重要，它们影响表面张力的大小。规 律是随着聚合物溶液浓度的增加，表（下转第５３页）
２１．５ｍｍ
ＤＰ－－０．２３
天津”
Ｄ＝１．５～５．０
宽容度 ２．５时厚度 本底灰雾
１．５ｌ～３．５８ （２－１４．３ｍｍ）
８．５ｍｍ
宽容度 ２．５时厚度
Ｄｋ＝Ｏ．２２
本底灰雾
１．５０～３．８８ （１０—３４ｍｍ）
２３．７ｍｍ
Ｄｏ＝０．２２
天津ＩＶｃ Ｄ＝１．５～５．０
宽容度 ２．５时厚度 本底灰雾
１．５０—４．０２ （２－１ １．４ｍｍ）
Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ：Ｎａｎｏ—ｐｒｉｎｔ ｔｏ ｐｌａｔｅ；ｉｎｋｊｅｔ ｐｒｉｎｔｉｎｇ；ｄｉｇｉｔａｌ ｉｍｇｉｎｇ
目前喷墨打印技术不仅被广泛应用于电子和生 物领域（㈦，而且因其具有环保、操作简单的优点，在印 刷制版领域逐渐得到推广。常用的印刷制版技术包括 计算机直接制版技术（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｔｏ Ｐｌａｔｅ，简称ＣＴＰ）和
Ｄｏ＝Ｏ．１７
宽容度 ２．５时厚度 本底灰雾
１．５１—４．４３ （１０－３３ｍｍ）
２２．６ｒａｍ
阽０．１７
Ｋｏｄａｋ从４００
Ｄ＝１．５—５．０
宽容度 ２．５时厚度
本底灰雾
１．５２～３．９４ （２－１２．４ｎｕｎ）
宽容度
７．５ｍｍ
２．５时厚度
Ｄｏ＝０．２３
本底灰雾
１．４８—４．９０ （１０－３０ｒａｍ）
万方数据
表３ Ａ出Ｃ７、Ｋｏｄａｋ ＡＡ４００、天津１７、天津Ⅳｃ－ｒ’１１，Ｘ射线Ｔ３类胶片铝合金阶梯试块Ｘ射线照相试验表
（２００９年１２月１３日测试）
曝光电压
６０ＫＶ管电压
８０ＫＶ管电压
wk.baidu.com
ＡｇｆａＣ７ Ｄ＝１．５＿５．Ｏ
宽容度 ２．５时厚度 本底灰雾
１．４８—４．０２ （２－１３ｒａｍ）
７．８ｒｎｍ
理过程．环保、成本低。所得版材分辨率好、耐印力高。本文的研究结果对印刷制版业具有重要意义。
关键词：纳米打印直接制版；喷墨打印；数字成像
中图分类号：Ｔ０５７；ＴＳ８０２
文献标识码：Ａ
ＤＯＩ：１０．３９６９，ｉ．ｉｓｓｎ．１００１—０２７０．２０１０．０６．００７
Ｎａｎｏ—ｐｒｉｎｔ ｔｏ Ｐｌａｔｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
２结果和讨论
２．１表面粗糙度 表面粗糙度通过Ｒａ值表征，Ｒａ值测量所用仪器是
英国泰勒公司的Ｓｕｒｔｒｏｎｉｃ ２５。室温下用德国ＯＣＡ２０ ｄａｔａｐｈｙｓｉｃｓ测量与水的接触角。结果发现当涂布涂层
２．２不同涂层的表面和表面能 通过测量与水的接触角，涂层表面的表面能可以进
行大致估计。试验结果表明，Ｒａ值改变，表面能将随之变 化（见图３）。选用基底不同，墨滴的扩散行为也不同，在聚 合物表面，墨滴的扩散受到较好的抑制（见图４）。
［４］Ｃｈａｏｙａｎｇ Ｌ，Ｑｉａｎｇ Ｃ，Ｇｕａｎｇｑｉｕ Ｚ．Ａ Ｎ２ Ｐｌａｓｍａ Ｌｉ【ｇｈｔ
Ｓｏｕｒｃｅ Ｇｅｎｅｒａｔｅｄ ｉｎ Ｈｏｌｌｏｗ Ｃａｔｈｏｄｅ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ａｎｄ Ｉｔｓ
Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｉｃ Ｐｌａｔｅ Ｍａｋｉｎｇ［Ｊ］．Ｐｌａｓｍａ Ｓｃｉ Ｔｅｃｈｎｏｌ，２００７，９（６）：７３６—７３９． ［５］Ｏｌｉｖｅｒ Ｊ．Ｆ．，Ａｇｂｅｚｕｇｅ Ｌ．，Ｗｏｏｄｃｏｃｋ Ｋ．Ａ Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ
ＤＦ－－Ｏ．２３
宽容度 ２．５时厚度 本底灰雾
１．５８－４．５１ （１４－４８ｍｍ）
３７．２ｍｍ
咕Ｏ．２２
宽容度
１．６４－４．７８ （２２—４８ｍｍ）
２．５时厚度
３７．８ｍｍ
本底灰雾
ＤＦ－－０．２２
１２０ＫＶ管电压
宽容度
２．１０ｑ．３９ （３０—５９ｍｍ）
２．５时厚度
５１．７ｍｍ
本底灰雾 宽容度 ２．５时厚度
ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎｃｌｕｄｅ ｃｏａｔｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ，ｎａｎｏ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｐｒｉｎｔｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ ａｎｄ ｔｈｅ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ ｗｉｔｈ ｎａｎｏ—ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｆｌｏｗ ｏｆ ＮＴＰ ｉｎｃｌｕｄｅｓ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｆｉｌｅ
Ｄｆ－－Ｏ．１７
１．５８０．７２ （３０－５８ｍｍ）
４８．４ｍｍ
本底灰雾
ＤＦ－－Ｏ．２３
宽容度
２．１９－４．４８ （２２－６０ｍｍ）
２．５时厚度
５ｌｍｍ
本底灰雾 宽容度 ２．５时厚度
Ｄｏ＝０．２２ ２．２４～４．９８ （３０－６０ｍｍ）
５２ｍｍ
本底灰雾
Ｄｏ＝０．２２
（上接第２９页） 面张力增加，墨滴的扩散减小。若只改变分子量或分 子量分布，表面张力的变化无规律性。粘度主要是受 聚合物溶液的浓度及溶剂种类的影响，粘度越大，扩 散越小。
基于传统印刷版材的ＣＴＰ制版技术（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｔｏ Ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ Ｐｌａｔｅ，简称ＣＴｃＰ），这两项技术的研究及 应用逐渐成熟㈣。ＣＴＰ和ＣＴｃＰ技术均利用了版材涂层 对激光、紫外光敏感的性质，曝光显影后，大部分的版
万方数据
材涂层被除去，造成资源浪费和环境污染。ＮＴＰ技术避 免了曝光、显影过程，从而省去了两步化学处理过程， 有效地节约了资源，保护了环境。ＮＴＰ技术的关键因素 包括铝版基上特殊的涂层材料、纳米复合转印材料和 具有纳微结构的版基。本文主要介绍具有涂层材料、纳 米复合转印材料及纳微结构的铝版基的研究进展。 ＮＴＰ技术示意图见图１。
ＺＨＯＵ Ｈａｉ－ｈｕａ．ＳＯＮＧ Ｙａｎ－ｌｉｎ
（Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｎｅｗ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ， Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １ ００１ ９０）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｋｊｅｔ ｐｒｉｎｔｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｓ ｂｅｉｎｇ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ａｓ ａｎ ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ ｔｏ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ ｄｉｇｉｔａｌ ｉｍａｇｉｎｇ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｗｅ ｒｅｐｏｒｔ ａ ｎｅｗ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｐｌａｔｅ－ｍａｋｉｎｇ ｂｙ ｉｎｋｊｅｔ ｉｍａｇｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ． Ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｃａｌｌｅｄ ｎａｎｏ—ｐｒｉｎｔ ｔｏ ｐｌａｔｅ ｆＮＴＰ）ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｔｈｅ ｅｍｐｌｏｙｅｄ ｌｌａｎｏ—ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｆｏｒ ＮＴＰ
６．３ｍｍ
Ｄ庐Ｏ．２２
宽容度 ２．５时厚度 本底灰雾
１．５０－４．７１ （１０—３４ｍｍ）
２４ｎｌｎｌ
Ｄｆ－－０．２２
１００ＫＶ管电压
宽容度
１．８２０．７１ （２０—４６ｒａｍ）
２．５时厚度
３８．１ｍｍ
本底灰雾
Ｄｐ－－Ｏ．１７
宽容度 ２．５时厚度
１．５ｌ￣４．８５ （２０—４８ｍｍ）
３５．８ｍｍ
本底灰雾
３结论
总之，Ｎ１１Ｐ技术是环保、节能、无需曝光显影的 技术，通过调整版基涂布物和纳米复合转印材料的 组成，分辨率可达１７５线。版基的研究结果表明，表面 粗糙度、表面能及表面化学组成对版基的性能会有 较大影响；纳米复合转印材料的优化则需要将材料 本身的粘度、表面张力调整到合适的范围。
参考文献：
［１］Ｖａｌｅｔｏｎ ＪＪＰ，Ｈｅｒｍａｎｓ Ｋ，Ｂａｓｔｉａａｎｓｅｎ ＣＷＭ，ｅｔ ａ１．Ｒｏｏｍ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｓｉｌｖｅｒ Ｆｅａｔｕｒｅｓ Ｕｓｉｎｇ Ｓｐｉｎ—Ｃｏａｔｉｎｇ ａｎｄ Ｉｎｋｊｅｔ Ｐｒｉｎｔｉｎｇ［Ｊ］．Ｍａｔｅｒ． Ｃｈｅｍ，２０１０，２０（３）：５４３—５４６．
纳米打印直接制版技术
周海华．宋延林
印刷制版
（中国科学院化学研究所新材料研究室，北京１００１９０）
摘要：在数字成像领域喷墨打印技术作为传统印刷技术的重要组成部分正日益受到关注。本文主要报道一种利用
喷墨打印直接制版的技术，即纳米打印直接制版技术（Ｎａｎｏ－ｐｆｉｎｔ ｔｏ Ｐｌａｔｅ，简称ＮＴＰ）。此项技术使用的材料包括含纳米 粒子的涂布物、纳米复合转印材料及具有纳微结构的铝版基。ＮＴＰ技术流程：首先将图文信息处理后通过计算机传递到
ｔｒａｎｓｍｉｔｔｉｎｇ ｆｒｏｍ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｔｏ ｐｌａｔｅ—ｍａｋｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ，ａｎｄ ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｍａｃｈｉｎｅ ｕｓｅｓ ｉｎｋｊｅｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｎａｎｏ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｐｒｉｎｔｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ ｉｓ ｊｅｔｔｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｃｏａｔｅｄ ｐｌａｔｅ．Ｆｉｎａｌｌｙ ｔｈｅ ｐｌａｔｅ ｉｓ ｕｓｅｄ ａｓ ｐｒｉｎｔ ｐｌａｔｅ ｉｎ ｐｒｉｎｔｅｒ．Ｔｈｅ ｉｍａｇｅ ｗｈｉｃｈ ｆｏｒｍｅｄ ｂｙ ｎａｎｏ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｐｒｉｎｔｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ ｏｎ ｔｈｅ ｐｌａｔｅ ｉｓ ｏｌｅｏｐｈｉｌｉｃ．Ａｎｄ ｔｈｅ ｎｏｎ—ｉｍａｇｅ ａｒｅａ ｉｓ ｈｙｄｒｏｐｈｉｌｉｃ．Ｔｈｒｏｕｇｈ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｗｅ ｈａｖｅ ｆｏｕｎｄ ｔｈａｔ ｃｏａｔｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ，ｎａｎｏ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｐｒｉｎｔｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｐｅｃｉａｌ ｎａｎｏ－ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｎ ｔｈｅ ｐｌａｔｅ ｈａｖｅ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｔｈｅ ｗｅｔｔａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｐｌａｔｅ．Ａｎｄ ｔｈｅ ｐｌａｔｅ ｄｏｅｓ ｎｏｔ ｎｅｅｄ ｅｘｐｏｓｉｎｇ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐ ｐｒｏｃｅｓｓ．ＮＴＰ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｓ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｆｒｉｅｎｄｌｙ ａｎｄ ｌｏｗ ｃｏｓｔ．Ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｈａｓ ｆｉｎｅ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ａｎｄ ｇｏｏｄ ｐｒｉｎｔ ｐｒｅｓｓ ｌｉｆｅ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｒｅ ｏｆ ｇｒｅａｔ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ ｔｏ ｐｌａｔｅ—ｍａｋｉｎｇ ｉｎ ｐｒｉｎｔ．
图文区
后的版基Ｒａ值在０．５－２．５之间变化时。与水的接触角变 化范围在１０度以内。
Ｙ
Ｘ
非图文
版基 图１ ＮＴＰ技术示意图
１实验部分
１．１特殊的涂层 Ｏｌｉｖｅｒ认为打印机的墨滴撞击到纸上，纸上的涂层
可有效抑制墨滴的扩散∞．从而得到分辨率较高的打 印图像。基于这种涂层控制墨滴扩散的思路，我们主要 研究了在铝版基上涂布不同涂层材料对表面粗糙度、 表面能的影响。表面涂层的涂布物包括亲水性小分子 聚合物，添加剂和溶剂。 １．２纳米复合转印材料及版基
喷墨打印机（制版机）上，喷墨打印机将图文信息打印在已涂布涂层的铝版基上，图文部分由纳米复合转印材料组成，上
机印刷时亲油，非图文部分亲水，通过亲油亲水的反差实现图文信息的转印。我们通过研究发现，含纳米粒子的涂布物、
纳米复合转印材料和特殊结构的版基有效地改善了版材的浸润性，提高了图像的分辨率。ＮＴＰ技术不需要曝光显影的处
［２］Ｋｈａｎ Ｍｏｈｉｄｕｓ Ｓ，Ｌｉ Ｘ，Ｓｈｅｎ Ｗ，ｅｔ ａ１．Ｔｈｅｒｍａｌ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ Ｂｉｏａｅｔｉｖｅ Ｅｎｚｙｍａｔｉｃ Ｐａｐｅｒｓ［Ｊ］．Ｃｏｌｌｏｉｄｓ Ｓｕｒｆ．，２０１０，Ｂ，７５ （１）：２３９＿４６．
［３］Ｓｅｋｉｎｅ Ｎ，Ｓｕｚｕｋｉ Ｋ．Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｉｃ Ｐｒｉｎｔｉｎｇ Ｐｌａｔｅ Ｍａｔｅｒｉａｌ ［Ｐ］．Ｗ０２００９１３９２０８一Ａｌ，１９ Ｎｏｖ ２００９．
纳米复合转印材料的作用与喷墨打印墨水相同， 根据Ｐａｕｌ的报道．打印墨水应该与打印机的性能相匹 配。Ｐａｕｌ认为打印墨水粘度应低于２ ｃＰ，最小的表面张 力约为３５ ｍＮ·ｎｆＩ（６］。与纳米复合转印材料相似，含纳米 颗粒的墨水可用于制造电子领域的导体ｔ７，８］。我们通过试 验系统研究了在ＮＴＰ技术中纳米复合转印材料的粘度、 表面张力对图像分辨率的影响。经过系统研究Ｒａ值（高 度参数轮廓算术平均偏差，见图２）的变化对打印图像精 细度的影响，我们确定了适合ＮＴＰ技术的参数范围。
图３纳米涂层及其与水接触角
懈Ｍ
誉Ｍ 善 一 划 鸯壬 他ｍ 鼋 ＊８ 耐 酾６ 螫
４
２
２
４
６
８
ｌＯ
１２
１４
１６
１８
墨滴半径（ｍ）
图４不同基底上墨滴的扩散半径
２．３纳米复合转印材料 纳米复合转印材料中聚合物和溶剂是关键因素。
研究发现聚合物溶液的粘度、表面张力影响墨滴在带 有涂层的基底上的扩散行为。其中聚合物的分子量、 分子量分布尤为重要，它们影响表面张力的大小。规 律是随着聚合物溶液浓度的增加，表（下转第５３页）
２１．５ｍｍ
ＤＰ－－０．２３
天津”
Ｄ＝１．５～５．０
宽容度 ２．５时厚度 本底灰雾
１．５ｌ～３．５８ （２－１４．３ｍｍ）
８．５ｍｍ
宽容度 ２．５时厚度
Ｄｋ＝Ｏ．２２
本底灰雾
１．５０～３．８８ （１０—３４ｍｍ）
２３．７ｍｍ
Ｄｏ＝０．２２
天津ＩＶｃ Ｄ＝１．５～５．０
宽容度 ２．５时厚度 本底灰雾
１．５０—４．０２ （２－１ １．４ｍｍ）
Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ：Ｎａｎｏ—ｐｒｉｎｔ ｔｏ ｐｌａｔｅ；ｉｎｋｊｅｔ ｐｒｉｎｔｉｎｇ；ｄｉｇｉｔａｌ ｉｍｇｉｎｇ
目前喷墨打印技术不仅被广泛应用于电子和生 物领域（㈦，而且因其具有环保、操作简单的优点，在印 刷制版领域逐渐得到推广。常用的印刷制版技术包括 计算机直接制版技术（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｔｏ Ｐｌａｔｅ，简称ＣＴＰ）和
Ｄｏ＝Ｏ．１７
宽容度 ２．５时厚度 本底灰雾
１．５１—４．４３ （１０－３３ｍｍ）
２２．６ｒａｍ
阽０．１７
Ｋｏｄａｋ从４００
Ｄ＝１．５—５．０
宽容度 ２．５时厚度
本底灰雾
１．５２～３．９４ （２－１２．４ｎｕｎ）
宽容度
７．５ｍｍ
２．５时厚度
Ｄｏ＝０．２３
本底灰雾
１．４８—４．９０ （１０－３０ｒａｍ）
万方数据
表３ Ａ出Ｃ７、Ｋｏｄａｋ ＡＡ４００、天津１７、天津Ⅳｃ－ｒ’１１，Ｘ射线Ｔ３类胶片铝合金阶梯试块Ｘ射线照相试验表
（２００９年１２月１３日测试）
曝光电压
６０ＫＶ管电压
８０ＫＶ管电压
wk.baidu.com
ＡｇｆａＣ７ Ｄ＝１．５＿５．Ｏ
宽容度 ２．５时厚度 本底灰雾
１．４８—４．０２ （２－１３ｒａｍ）
７．８ｒｎｍ
理过程．环保、成本低。所得版材分辨率好、耐印力高。本文的研究结果对印刷制版业具有重要意义。
关键词：纳米打印直接制版；喷墨打印；数字成像
中图分类号：Ｔ０５７；ＴＳ８０２
文献标识码：Ａ
ＤＯＩ：１０．３９６９，ｉ．ｉｓｓｎ．１００１—０２７０．２０１０．０６．００７
Ｎａｎｏ—ｐｒｉｎｔ ｔｏ Ｐｌａｔｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
２结果和讨论
２．１表面粗糙度 表面粗糙度通过Ｒａ值表征，Ｒａ值测量所用仪器是
英国泰勒公司的Ｓｕｒｔｒｏｎｉｃ ２５。室温下用德国ＯＣＡ２０ ｄａｔａｐｈｙｓｉｃｓ测量与水的接触角。结果发现当涂布涂层
２．２不同涂层的表面和表面能 通过测量与水的接触角，涂层表面的表面能可以进
行大致估计。试验结果表明，Ｒａ值改变，表面能将随之变 化（见图３）。选用基底不同，墨滴的扩散行为也不同，在聚 合物表面，墨滴的扩散受到较好的抑制（见图４）。
［４］Ｃｈａｏｙａｎｇ Ｌ，Ｑｉａｎｇ Ｃ，Ｇｕａｎｇｑｉｕ Ｚ．Ａ Ｎ２ Ｐｌａｓｍａ Ｌｉ【ｇｈｔ
Ｓｏｕｒｃｅ Ｇｅｎｅｒａｔｅｄ ｉｎ Ｈｏｌｌｏｗ Ｃａｔｈｏｄｅ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ａｎｄ Ｉｔｓ
Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｉｃ Ｐｌａｔｅ Ｍａｋｉｎｇ［Ｊ］．Ｐｌａｓｍａ Ｓｃｉ Ｔｅｃｈｎｏｌ，２００７，９（６）：７３６—７３９． ［５］Ｏｌｉｖｅｒ Ｊ．Ｆ．，Ａｇｂｅｚｕｇｅ Ｌ．，Ｗｏｏｄｃｏｃｋ Ｋ．Ａ Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ
ＤＦ－－Ｏ．２３
宽容度 ２．５时厚度 本底灰雾
１．５８－４．５１ （１４－４８ｍｍ）
３７．２ｍｍ
咕Ｏ．２２
宽容度
１．６４－４．７８ （２２—４８ｍｍ）
２．５时厚度
３７．８ｍｍ
本底灰雾
ＤＦ－－０．２２
１２０ＫＶ管电压
宽容度
２．１０ｑ．３９ （３０—５９ｍｍ）
２．５时厚度
５１．７ｍｍ
本底灰雾 宽容度 ２．５时厚度
ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎｃｌｕｄｅ ｃｏａｔｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ，ｎａｎｏ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｐｒｉｎｔｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ ａｎｄ ｔｈｅ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ ｗｉｔｈ ｎａｎｏ—ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｆｌｏｗ ｏｆ ＮＴＰ ｉｎｃｌｕｄｅｓ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｆｉｌｅ
Ｄｆ－－Ｏ．１７
１．５８０．７２ （３０－５８ｍｍ）
４８．４ｍｍ
本底灰雾
ＤＦ－－Ｏ．２３
宽容度
２．１９－４．４８ （２２－６０ｍｍ）
２．５时厚度
５ｌｍｍ
本底灰雾 宽容度 ２．５时厚度
Ｄｏ＝０．２２ ２．２４～４．９８ （３０－６０ｍｍ）
５２ｍｍ
本底灰雾
Ｄｏ＝０．２２
（上接第２９页） 面张力增加，墨滴的扩散减小。若只改变分子量或分 子量分布，表面张力的变化无规律性。粘度主要是受 聚合物溶液的浓度及溶剂种类的影响，粘度越大，扩 散越小。