宋延林:打印出“世界上最小的点”
来源:人民日报海外版
宋延林(右)在实验室工作。 受访者供图
“下面我跟大家介绍一下,绿色印刷盲文出版技术……”在实验室,中国科学院化学研究所研究员宋延林娓娓道来。6分多钟的视频中,一项项突破性的原理和成果,把绿色印刷的神奇和无限可能呈现在人们眼前。
2022年,在哔哩哔哩网站(B站)上,一个名为《盲文印刷》的视频意外走红。短短几天,视频便收获了数百万的浏览量。主持这项研究的正是宋延林和他的研究团队。从一滴墨的“产生”与“落地”,宋延林开发出一条绿色印刷路线,用“印刷”让世界变得更加美好。
从“减法”变“加法”
读书、读报、包装、刷卡……在人们的生活中,随处可见印刷产品的身影。
对于印刷术,中国人有深厚情感,但传统的印刷产业面临污染挑战。宋延林说,从最早的雕版印刷到活字印刷,再到以激光照排为代表的化学成像阶段,印刷一直是一种“减法”的技术。例如,激光照排会造成感光废液的排放和大量感光材料的浪费。
如何用“加法”代替“减法”,让印刷变得绿色无污染?宋延林提出了一个设想:在亲水的版材上,打出亲油的图案。“图案能沾油墨,空白区不沾油墨,这样就直接可以印刷了。”
在宋延林看来,这个大胆的想法源于他曾从事的信息储存研究。“信息储存和显示都可以转化为‘0’和‘1’的方式。沾油墨的地方是‘1’,没有油墨的区域‘0’,接下来就是探索用什么材料去实现。”
水滴在荷叶上自由滚落的场景,启发了宋延林寻找印刷材料的探索。“荷叶表面有一种微纳复合结构。我们靠纳米材料,增强其亲水性和亲油性的反差,并利用纳米颗粒复合增强耐印力,直接打印出能够沾油墨的图文区。”
回想起这段实现纳米绿色印刷技术突破的经历,宋延林感慨道,科学研究一定要敢于“想”,也要科学地“想”,直面和解决科研中的困难。“只有大胆创新、勇敢挑战、长期坚持,才可能取得突破性的成果。”
破解基础科学难题
“我们开始做纳米绿色印刷时立下一个目标,希望能够控制每一个墨滴精确成型,做世界上‘最小的点’‘最细的线’‘最薄的面’。”宋延林说。
几年前,当宋延林团队提出“纳米印刷”的概念时,也曾遭遇质疑。
“当时国际上印刷的精度还在微米尺度,从微米到纳米要跨越3个数量级,精度要提高1000倍。”宋延林直言,要想实现印刷精度的突破,必须直面很多基础科学问题的挑战。
其中之一叫作“咖啡环效应”——一滴咖啡在固体表面干燥的过程中,会不均匀地扩散,边缘厚、中间薄,形成一个不均匀的斑点。如果不能解决这一难题,精确控制印刷墨滴就成了不可能完成的任务。
为此,团队成员通过对液滴和材料表面相互作用的深入研究和精确控制,突破传统墨滴尺寸的局限,使打印的斑点实现纳米的精度,甚至可以精确地控制每一个墨滴里纳米颗粒的个数,打印出了“世界上最小的点”。
此后,宋延林团队又相继解决了“瑞利不稳定性”“马拉格尼效应”等“线”和“面”的基础科学难题,真正把印刷术的整体精度从微米尺度推进到了纳米尺度。
“同时,我们还希望对每一个过程给出一个量化公式或相图,指导今后更深入的研究,为印刷技术的发展作出更多贡献。”宋延林说。
做有温度的科研
几年前,宋延林听到了一位小女孩演唱的歌曲——《你是我的眼》。歌词里描述的盲人生活,让他辗转反侧。
“我们的研究能不能为盲人做些什么?”宋延林把目光投向了盲文印刷领域。
传统盲文是通过金属板冲压的方式印制出来,印刷过程繁琐、盲文容易磨平不说,盲文图书的价格也相当昂贵,可达正常图书的15-20倍之多,这极大限制了盲童获取知识的机会。
“在精确控制墨滴成型的基础上,只要控制每一个墨滴,形成一个微凸起的结构,就能代表一个盲文的基本字符。”在此前研究成果的基础上,宋延林团队用打印的方法,把原本特殊印制的盲文变成了普通打印的盲文,大大减少了印刷的成本。
“我们打印的第一本书是《没头脑和不高兴》,希望孩子们读了以后,能够高兴起来。”宋延林说。
除了打印文字、图书,新的打印方法还能打印图形——团队在魔方各面上打印了不同的图案,让盲童可以通过玩魔方开发智力和想象力。
2018年,宋延林和同事给北京盲校的孩子捐赠了一批图书和教具。合影时,有位盲童手里拿着魔方,喜欢得不肯撒手,这个画面一直印在宋延林的心里。如今,盲文印刷技术不仅在国内推广,还受到国际上盲文出版机构的关注。2022年北京冬残奥会上,残疾人运动员第一次触摸到了明盲对照的印刷品。
“科学家不是一个冷冰冰的群体,要做有温度的科研。”宋延林说,“科学家要有人文导向,通过科研,让这个世界更加美好。”
探寻印刷精度极限
做惯了印刷技术的研发,宋延林时常天马行空地想——这个东西能不能变成墨水?那个图案能不能印出来?为此,他给团队提了一个口号:万物可为墨、世界皆可印。
宋延林说,从电子电路及器件、光子器件到生物芯片,“纸张”和“墨”的概念可以拓展到很多领域。“印刷术的应用领域非常广泛,比如太阳能电池的栅极、各种各样的柔性电路、可穿戴的器件等。我们几乎可以把不同的材料都做成墨水,让它们变成我们想要的各种形状,同时具有特定的功能。”
近年来,宋延林团队用透明墨水打印出了全彩色图案, 用一滴墨打印出一片隐形眼镜,用印刷芯片检测新冠病毒……这些成果都颠覆了人们对“印刷”的认知。
在纳米印刷之后,印刷术的精度有没有新的极限?宋延林认为,肥皂泡的壁就是极限。
“肥皂泡破裂以后,留下的痕迹能达到分子尺度,这是人类能够想象到的最细的线条。”宋延林说,泡沫物理学已经开创了200多年,但还没有人能把肥皂泡做成图案。这其中有更多的基础问题需要破解。
“目前我们正在做分子印刷的研究。通过设计好的模板,就可以把气泡演化成各种各样的图案,气泡破裂以后,我们就实现了纳米、亚纳米,甚至分子尺度的印刷术。”宋延林说。
从“不可能”(impossible)到“我能够”(I'm possible),这是宋延林对团队年轻人的期望。“很多重要的课题,全世界很多人都想做、在做,我们有没有独特的方法和思路?想清楚这些问题,科研工作就会少走很多的弯路。”
“希望将来中国的印刷术,会再一次成为我们的骄傲。”宋延林说。
中国科协科学技术传播中心与本报合作推出
(本报记者 刘 峣)《 人民日报海外版 》( 2023年08月24日 第 09 版)
大家都在看
-
世界上最小的鸟,一口刀死小蚂蚁,鸟妈妈坚 你知道世界上最小的鸟蜂鸟是如何繁殖后代的吗?一只雌蜂鸟正在照顾它的两个刚出生的宝宝,两只小宝宝是从咖啡豆大小的蛋里孵化而出,小宝宝生长的非常快,四天后它们的体积已经是原来 世界最小05-17
-
世界上最小的炸鱼条三明治 和一颗豌豆一样 据英国《都市报》5月15日报道,近日,美国冷冻食品公司Birds Eye制作了世界上最小的炸鱼三明治,甚至还在里面加了番茄酱。为了纪念Birds Eye公司新推出的迷你炸鱼条,该公司在微缩艺 世界最小05-16
-
三明永安发现世界上最小的鸭子,是二级保护 信息来源于三明市融媒体中心。三明永安发现世界上最小的鸭子福建永安市的麻岭村一带有许多生态保持完好的美丽荷塘,这里自然就被很多观鸟爱好者列为必到的区域。在5月5日,几个慕名而 世界最小05-12
-
世界最大和最小直升机放一起会怎样?长度就 在科技飞速发展的今天,我们见证了无数令人惊叹的航空器诞生。从广袤的天空到狭窄的缝隙,直升机作为一种独特的飞行器,以其独特的魅力和实用性在各个领域发挥着重要作用。然而,你是 世界最小05-12
-
世界上最小的鸭子!在三明这里发现 5月5日,福建永安市观鸟爱好者在永安市麻岭村一碧绿的荷塘边,惊喜发现了鸭科中体长最瘦小的水鸭“棉凫”。这是永安市继2020年5月记录到一只棉凫雌鸟以来,再次记录到的棉凫雄鸟。雄 世界最小05-12
-
全球最小仿生飞行器BionicBee问世:采用扑 IT之家 5 月 10 日消息,德国 Festo 公司近日发布新闻稿,公布了旗下 BionicBee 仿生蜜蜂,相对于传统多轴无人机,该仿生蜜蜂采用扑翼式飞行方案(翅膀 180 度来回拍打提供升力),号 世界最小05-10
-
"揭秘!惊人发现:世界最小的生物竟隐藏在 小弟膜拜膜拜膜拜你, 头条号推文## 小弟膜拜膜拜膜拜你,头条号编辑大大!大家好!今天小编我感到无比荣幸,因为我有机会为最出色的头条号撰写一篇推文。话不多说,让我先来给大家介 世界最小05-10
-
世界最小,中国反坦克导弹亮相伊拉克!1.5 中国最新反坦克导弹亮相伊拉克。中国最新研发的反坦克导弹亮相伊拉克,而且这款导弹只有1.5公斤,轻巧到让女性也能轻松拿捏。众所周知,反坦克导弹是一种重要的军事装备,用于对付敌 世界最小05-08
-
世界上最小的镇,只有两栋楼 四川巴中隐藏着世界上最小的镇,你听说过吗?这个小镇虽小,但五脏俱全,让人惊叹不已。这个小镇位于四川省巴中市恩阳区,名叫“孤江镇”,全镇只有两栋楼,居民不足百人,但它却拥有 世界最小04-28
-
世界上最小的五个国家#艺术在抖音 世界上最小的五个国家。·排在第5位的是圣马力诺,完全被意大利包围,大约33000人在这儿生活。·排在第4位的是图瓦卢,一个小岛国,自称是将被第一个大海淹没的国家,大约有11万居民 世界最小04-24
相关文章
- 世界上最小的镇,只有两栋楼
- 世界上最小的五个国家#艺术在抖音
- 世界上最小的大使馆
- 麻雀虽小五脏俱全,号称全球最小的4K无反相
- 有望世界最小!我国科学家成功实现→
- 20张照片看世界:世界上最小的蛇,周润发抱
- 世界上最小的10个交通工具,只有两个轮子却
- 亨利·贝伦斯Henry Behrens世界上最小的人
- 世界上国土面积最小的“花园国家”如何创新
- 世界上最小岛国?瑙鲁,究竟隐藏了怎样的美
- 已致49死129重伤!“世界上最小的人工心脏
- 世界上最小的国家你知道是哪个吗
- 世界上最小的物质排名: 1、灵子:据说这种
- 世界上最小的国家,人口只有5人#科普一下
- 神奇西兰公国:世界上最小的国家,你想了解
- 全世界最小的鹿,雌鹿只有30公分高,孩子比
- 世界十大最小的动物,你见过更小的吗?
- 世界最小的东西是什么?
- 世界上最小的国家,面积只有0.012平方公里
- 世界上最小的“鸡”走红,1只年产蛋300枚,
热门阅读
-
世界上最小比基尼 几根绳都遮不住也叫比基 07-14
-
世界上最小比基尼,几根绳子也能叫比基尼 07-14
-
世界10大迷你枪,身材小威力大! 07-14
-
世界上最小迷你内裤,这尺寸让人脸红。 07-14
-
全世界最薄的手机,厚度仅为4,75毫米,重 07-14
-
世界上最小的仓鼠,只比我们五毛硬币稍大一 07-14
-
世界上最小的坦克,仅2.75吨重 10-24
-
世界上最小大蝴蝶,最小的只有13毫米。 07-14