纳米科技引领绿色印刷新时代

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1、中国科学院战略性先导科技专项进展ProgressonCASStrategicPriorityResearchProgram纳米科技引领绿色印刷新时代——变革性纳米产业制造技术聚焦纳米绿色印刷与器件制造技术*项目研究进展1,2,3,4,5,6变革性纳米产业制造技术聚焦纳米绿色印刷与器件制造技术项目研究团队1中国科学院化学研究所北京1001902中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所江苏2151233中国科学院福建物质结构研究所福建3500024中国科学院上海微系统与信息技术研究所上海2000505中国科学院自动化研究所北京1001906国家纳米科学中心北京100190摘要发展纳米

2、制造技术是从纳米材料到器件规模化制造与应用发展的核心内容。传统的印刷技术主要是基于感光和刻蚀工艺，造成严重的环境污染和资源浪费。绿色印刷是一种增材制造技术，可以从源头大幅度降低能耗和减少环境污染。开发绿色印刷制造技术对我国相关产业的可持续发展具有重要的战略意义。同时，绿色印刷制造与传统微纳加工方法的结合，为器件的制造与集成提供了新的可能途径与方法，可望对产业制造技术产生变革性影响。文章介绍了纳米绿色印刷与器件制造技术项目的研究背景、项目目标与实施概况，以及已经取得的创新成果。关键词纳米制造，绿色印刷，印刷电子，3D打印，器件制造DOI10.16418/j.issn.1000-3

3、045.2016.09.0171研究背景纳米制造技术在信息、材料、环境、能源、生物、医学和国防安全等领域都有重要的研究价值和广阔的应用前[1-3]景，是国际科技前沿的热点研究领域之一。世界各国高度重视纳米制造技术的研究与开发，许多国家制定了国家战略和计划。在过去的20余年里，美国、日本、英国、法国和德国先后对纳米技术给予持续的资金资助，并把纳米制造[2]列为重要研究方向。我国也积极参与促进纳米科学的基础研究和应用发展。国家自然科学基金委将“纳米制造的基*资助项目：中科院变革性纳米产业制造技术聚焦战略性先导科技专项纳米绿色印刷与器件制造技术项目（XDA09020000）修改稿收到

4、日期：2016年8月18日11122016年.第31卷.第9期纳米科技引领绿色印刷新时代[1-3]础研究”列为“十一五”重大研究计划进行支持，并优异的物理和化学性能，GaN基纳米光电器件和PCRAM将纳米制造定义为纳米结构制造、纳米精度制造和跨尺在印刷、大型数据中心、可穿戴设备等多个领域将有广[4]度（微观、界观和宏观）制造。泛应用。GaN基蓝光激光器是目前国际上GaN基半导体印刷技术是实现材料图案化的有效方式，是纳米材料与器件领域研究开发的重点，GaN基蓝光激光器可制造技术的重要组成部分。但传统的印刷制造技术主要以带动低功耗、高性能的绿色印刷制造等领域产业的技是基于感光和刻蚀

5、工艺，造成严重的环境污染和资源浪术革新。PCRAM在高密度方面有巨大潜力，且与最先进①费，大大限制了其可持续发展。的CMOS技术兼容，被公认为继DRAM和Flash后可实（1）作为世界第三大印刷市场，印刷业已经发展现商用化的新型存储技术。PCRAM的存储单元功耗、速为对我国国民经济有重要影响的行业之一，并被列为我度、寿命与数据保持力等性能居国际前列并具有进一步国《文化产业振兴规划》中重点发展的九大文化产业之探索多值存储的可行性，其将增强我国消费性电子产品一。2014年全国共有印刷企业10.5万家，实现印刷总产的技术含量与市场竞争力，实现存储器更新换代，推动[5]值10857.5

6、亿元。然而，印刷产业链中版基制造（因我国信息产业的快速发展。电解工艺产生大量废液和固体废弃物）、制版过程（感基于以上现状，开发绿色印刷制造技术对我国相关光冲洗废液排放）以及油墨污染（挥发性有机化合物排产业的可持续发展具有重要的战略意义。2013年中科放）三大严重环境污染问题使印刷业成为高污染行业之院启动了战略性先导科技专项“变革性纳米产业制造技一，更是制约其可持续发展的关键问题之一。术聚焦”，并在该专项下设置了项目“纳米绿色印刷与（2）目前中国已成为世界最大的印刷电路生产国，器件制造技术”，其中包含“绿色印刷”“绿色印刷电销售额、产量、进出口额居世界第一。传统的印刷电路路”“3

7、D打印制造”和“器件制造”4个课题，期望通制造主要是基于感光和刻蚀工艺，80%以上的非电路部过系统解决“绿色印刷制造技术”在印刷、电子、3D打分金属材料需要通过曝光腐蚀去除，造成严重的环境污印等领域的应用关键技术和工艺，最终实现示范应用或推染和资源浪费。广，从而积极推动传统印刷技术向“绿色化、功能化、立（3）3D 打印技术是对全球制造业具有变革性影响体化、器件化”发展，大大缓解甚至从根本上解决传统工的一项新兴产业技术，可以实现直接从计算机数字模型业制造方式对我国自然环境造成的严重污染，提升我