噴墨印刷，是一種革命性的非接觸式數(shù)碼可控的印刷方式。與傳統(tǒng)印刷技術(shù)相比，它具有節(jié)能環(huán)保、個(gè)性化等特點(diǎn)。如今，噴墨印刷能夠運(yùn)用的行業(yè)和領(lǐng)域越來越廣，從編碼及標(biāo)識(shí)、戶內(nèi)外廣告牌與指示牌、銷售點(diǎn)展板、商業(yè)印刷與包裝，到郵政信息、可變數(shù)據(jù)印刷(VDP)、裝飾、紡織品、墻面和地板裝潢，再到屏幕外罩、軟性電路、射頻標(biāo)簽、印刷電路板光掩膜、太陽能和燃料電池、平板液晶或有機(jī)電致發(fā)光顯示器、彩色濾光片、顯示器底板等，噴墨印刷都發(fā)揮著它的獨(dú)特作用。

噴墨印刷在諸多領(lǐng)域不斷取代傳統(tǒng)印刷的同時(shí)，還在不斷拓展新的應(yīng)用范圍，甚至正突破常規(guī)，進(jìn)入到許多神奇的和我們所不熟悉的市場(chǎng)里。生物技術(shù)與工程、法學(xué)、金屬沉淀學(xué)、微結(jié)構(gòu)制造、電子制造、網(wǎng)絡(luò)連接、制藥、玻璃、陶瓷裝飾及顯示器制造等領(lǐng)域，都已被噴墨印刷技術(shù)所涉及。噴墨印刷應(yīng)用范圍如此廣闊，以至于我們與其說噴墨印刷可以涉及到哪些行業(yè)，還不如說，它還有哪些行業(yè)無法涉及!

噴墨印刷墨水及技術(shù)的創(chuàng)新

噴墨印刷墨水的“顛覆性”力量

噴墨印刷技術(shù)之所以能夠運(yùn)用于如此廣泛的領(lǐng)域，是因?yàn)樵摷夹g(shù)可以在各種材料上印刷。各種紙張、塑料、玻璃、陶瓷、硅材料、食品，甚至各種柔性基材(從各種膜、凝膠體、薄膜到紙張)，都可以成為噴墨印刷的印刷介質(zhì)。而印刷介質(zhì)類型的廣泛性，源于噴墨印刷墨水的“顛覆性”力量。為什么這么說呢?因?yàn)閲娔∷⒛呀?jīng)徹底顛覆了人們對(duì)墨水的傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)——除了用來印刷圖像或者文字的傳統(tǒng)油墨外，噴墨印刷墨水的性質(zhì)和類型已經(jīng)拓展到各種功能性的液體，比如，黏合劑、涂料、耐刮墨、防偽和防眩光墨，UV固化發(fā)光聚合物、導(dǎo)電和絕緣墨，有機(jī)“墨”、液態(tài)銀、酶、DNA等。

上述功能性的噴墨印刷墨水因其各自不同的性能，使得噴墨印刷這種生產(chǎn)方式向不同的行業(yè)領(lǐng)域進(jìn)行滲透成為可能，我們統(tǒng)稱為“功能性噴墨印刷”。舉個(gè)例子，噴墨印刷僅僅應(yīng)用于影像表現(xiàn)的時(shí)候，染料型墨水占據(jù)主要地位，噴墨印刷只適合辦公應(yīng)用和低端影像市場(chǎng)。而水性納米顏料墨水的出現(xiàn)，因其具備優(yōu)異的耐光、防水性能，將噴墨印刷拓展到能跟銀鹽照片保存時(shí)間相抗衡的高端影像領(lǐng)域。那么這個(gè)特定的“耐光、不退色”功能，就是打開噴墨印刷影像全面替換銀鹽沖洗照片廣闊領(lǐng)域的敲門磚。再比如，熱轉(zhuǎn)印墨水的出現(xiàn)，由于其在加熱時(shí)可以升華轉(zhuǎn)印到其他介質(zhì)上，從而完成圖像的完全轉(zhuǎn)移，就能將打印在紙張上的圖像轉(zhuǎn)印到紡織品、皮革和塑料上，更能轉(zhuǎn)印到凹凸不平的介質(zhì)表面。這個(gè)墨水的功能性就表現(xiàn)在其“可熱升華”的特性上面。此外，活性染料墨水，因?yàn)槠洹熬邆涓?、真絲、羊毛等纖維可化學(xué)反應(yīng)”的功能性，是噴墨印刷能夠完成大多數(shù)紡織品數(shù)碼印花的內(nèi)在原因。

顯微材料沉積技術(shù)

功能性噴墨印刷，其中一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域是“高技術(shù)顯微尺度操作材料沉積圖像制作方法”。這種“顯微材料沉積技術(shù)”具有充分的通用性，可以廣泛應(yīng)用在柔性印刷電子、光電結(jié)構(gòu)、平板顯示、底板、RFID、智能標(biāo)簽、基因材料序列，或者化學(xué)和生物傳感器的生產(chǎn)制造方面。與一些用功能性液體覆蓋基材表面的沉積技術(shù)不同，噴墨沉積方式既精確又具有添加特性，能夠在需要的精確位置上沉積精確數(shù)量的材料，可以獲得精確的制圖、覆蓋、蝕刻和彌補(bǔ)。這種精確性避免了不必要的材料浪費(fèi)，大大增強(qiáng)了噴墨技術(shù)在采用腐蝕性液體、導(dǎo)電液體和化學(xué)活性液體沉積方式領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值，這使得噴墨印刷就像美軍的精確打擊和定點(diǎn)清除技術(shù)一樣，經(jīng)常在需要精確位置上用精確控制數(shù)量沉積涂層的領(lǐng)域大顯身手。

例如，富士公司Dimatix材料打印機(jī)(DMP)是一款臺(tái)式材料沉積系統(tǒng)，設(shè)計(jì)用于微精細(xì)噴射各種功能性液體到幾乎任何表面上，包括塑料、玻璃、陶瓷和硅材料，以及柔性基材(從各種膜、凝膠體和薄膜、到紙張產(chǎn)品)。作為一個(gè)完整的噴墨打印系統(tǒng)，DMP使產(chǎn)品原型的開發(fā)和生產(chǎn)制造過程的測(cè)試變得容易起來。它也可以用于小批量產(chǎn)品制造，包括柔性電路、RFID電子標(biāo)簽和顯示、DNA陣列、可穿著的電子產(chǎn)品等。由于使用了研究人員可以自己裝填液體材料的專用墨盒，DMP系統(tǒng)可以將昂貴材料的浪費(fèi)減到最小，不僅降低了成本，又簡化了傳統(tǒng)上的產(chǎn)品開發(fā)過程和原型樣機(jī)的制造過程。

這些打印技術(shù)和功能性墨水的出現(xiàn)，使得打印任何立體造型的物件成為可能。美國ZCorp.公司基于麻省理工學(xué)院開發(fā)的3DP打印技術(shù)，通過3D打印機(jī)和功能性墨水可以打印出各種立體模型。

功能性噴墨印刷應(yīng)用無所不能

應(yīng)用于尖端制造領(lǐng)域

功能性噴墨印刷可以用于尖端制造領(lǐng)域。在微電子行業(yè)，利用噴墨打印技術(shù)來形成細(xì)微的電路是很多廠商和科研機(jī)構(gòu)大力開發(fā)的課題。與傳統(tǒng)的光刻掩膜法相比，噴墨印刷技術(shù)非常適合少量、多品種的制造工作，而且噴墨打印可以一次性在柔性薄膜上形成微電路，這是目前在柔性材料上形成電路的最簡便方法。我們把銀顆粒分散于溶劑墨水中，制作成為“功能性墨水”，把它噴墨打印在使用特殊性能環(huán)氧樹脂材料的絕緣隔離層上，當(dāng)納米銀顆粒布線后，在230℃下燒結(jié)使布線固化，制造出完整的模塊電路。EPSON公司也使用含有納米銀顆粒的墨水，在聚酰亞胺基板上制作了20層電路板。

應(yīng)用在醫(yī)療領(lǐng)域

在醫(yī)療領(lǐng)域，功能性噴墨印刷產(chǎn)生了噴墨注射器和器官打印技術(shù)。早在2007年，媒體報(bào)道了惠普公司和一家愛爾蘭公司合作開發(fā)了一種“微貼片藥劑注入系統(tǒng)”。這實(shí)質(zhì)上是一種噴墨注射器，它由許多微貼片組成，每個(gè)微貼片內(nèi)包含大約1000個(gè)微針頭，每個(gè)微針頭內(nèi)都含有藥劑，它們可以是同類的，也可以是不同類的。這種貼片可以根據(jù)微處理器的控制，定時(shí)定量地向人體體內(nèi)注射藥品。如此一來，糖尿病患者可能會(huì)得益于這種注射胰島素的方式，再也不用自己控制劑量和采用令人痛苦的注射方式了。糖尿病，一貼了之!

器官打印技術(shù)，是功能性噴墨印刷在醫(yī)療領(lǐng)域更為輝煌的應(yīng)用。2008年，一則“器官打印技術(shù)登陸廣州”的報(bào)道見諸報(bào)端，讓人看到噴墨技術(shù)應(yīng)用在醫(yī)療行業(yè)的曙光。所謂“器官打印技術(shù)”，就是用特殊的噴墨打印機(jī)，以人造細(xì)胞為主要內(nèi)容的液體作為功能性墨水，“打印”出三維的人造器官，用以取代人體衰敗的天然器官。醫(yī)學(xué)科學(xué)家預(yù)測(cè)，器官打印技術(shù)將成為組織和器官再生領(lǐng)域的熱門話題，人體器官終于可以“打印”了。

器官打印技術(shù)來自這樣的構(gòu)想：三維人體器官是由二維的許多個(gè)剖面構(gòu)成的，假如預(yù)先從電腦中掃描出人體器官每個(gè)二維剖面的細(xì)胞數(shù)據(jù)，將之“打印”出來，重疊起來就構(gòu)成了一個(gè)三維器官。而每個(gè)剖面的細(xì)胞從何而來?目前干細(xì)胞的培養(yǎng)及誘導(dǎo)分化技術(shù)已比較成熟，原則上病人的干細(xì)胞可以培養(yǎng)成任何細(xì)胞。

器官打印的介質(zhì)不是普通的紙張，而是一張“生物紙”。每一層細(xì)胞、生長因子及其他器官要素，都將被精確、高效地打印在一個(gè)“生物支架”上，構(gòu)建成能夠替代病變器官功能，并且可供移植的組織和器官，包括皮膚、血管、骨、軟骨、神經(jīng)導(dǎo)管等，甚至心臟。

美國克萊姆森大學(xué)生物工程系的托馬斯·波蘭教授首創(chuàng)了器官打印技術(shù)，他的中國學(xué)生袁玉宇等人將這項(xiàng)技術(shù)引進(jìn)到了中國，并成立了生物科技公司。目前器官打印技術(shù)已形成了第一批樣品，如簡單的血管、皮膚和軟骨等。同時(shí)，他們與南方醫(yī)科大學(xué)、中山大學(xué)等共同開展系統(tǒng)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，并積極開始將各類樣品送到國家食品藥品監(jiān)督管理局(SFDA)指定的檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行產(chǎn)品安全性檢測(cè)。據(jù)稱，第一批進(jìn)行臨床實(shí)驗(yàn)的將是生物膜及人工皮膚產(chǎn)品，接著將是新型整形外科系列產(chǎn)品及三維打印的骨組織。

應(yīng)用在太陽能硅電池的制造中

功能性噴墨印刷還應(yīng)用在太陽能硅電池的制造中。硅吸收光并轉(zhuǎn)換成電子，印在硅表面的銀導(dǎo)線陣列收集這些電子，產(chǎn)生電流。在傳統(tǒng)制造工藝中，這些銀導(dǎo)線是利用絲網(wǎng)印刷工藝印在硅片上。噴墨打印工藝使用的“銀墨水”比絲網(wǎng)印刷工藝使用的銀膏導(dǎo)電性強(qiáng)得多，噴墨打印工藝也更加精確。因此，相較于絲網(wǎng)印刷工藝銀導(dǎo)線寬度達(dá)100-125μm，新工藝印制的銀導(dǎo)線寬度窄得多，僅為35-40μm。銀用量的減少也降低了電池的成本。此外，由于更窄的導(dǎo)線擋住的吸光面積更小，噴墨打印工藝還能夠提升太陽能電池的性能。美國能源部可再生能源實(shí)驗(yàn)室(NREL)的科學(xué)家Maikelvan Hest表示，噴墨打印工藝的最大優(yōu)點(diǎn)是不接觸硅片，不會(huì)對(duì)其施加壓力。這使得利用更薄的硅片成為可能。在傳統(tǒng)太陽能電池中，硅片通常約有200μm厚，更薄的硅片可能會(huì)在絲網(wǎng)印刷過程中破裂。而對(duì)于非接觸的噴墨打印工藝而言，不需要擔(dān)心硅片的厚度，可以達(dá)到100μm甚至更低。這意味著可以節(jié)省50%的硅成本。由于硅占到傳統(tǒng)太陽能電池約3/4的成本，因此該工藝可大幅度降低太陽能電池的成本。

這就是功能性噴墨印刷，一個(gè)發(fā)展永無止境、將為人類帶來無限光明的朝陽科技！