在淘宝能搜到30万个家具店，提供定制服务的就有20多万家，可见定制产品有多受欢迎。定制家具能量体裁衣，相比买成本家具而言更容易适合自家的格局，能够充分利用空间。如果决定买定制家具，板材和木头，你会选择哪一种？最后，说说定制家具环保板材选择。01实木定制和板材定制的区别？■原料工艺不同实木定制原料是木材，成本高，工艺流程复杂，能够实现榫卯结构。板式家具是以人造板为原料，价格便宜，选择性多。■定制范围不同实木定制的定制范围多，黑胡桃木or黑樱桃木、水性漆or木蜡油、基本上整个家具制作过程，只要你能选择的都可以定制。大到柜子沙发书桌 ，小到茶几餐椅板凳都可以定制。板式家具定制其实就是市面上常见的“全屋定制家具”。“全屋定制”基本上不包括定制桌椅板凳，通常只接受柜体定制，比如衣柜、鞋柜、餐边柜。■设计方案不同实木定制提供的是“私人化”的设计方案。衣柜需要几个隔板，想要什么风格，设计师都会跟你不断沟通，根据你的生活习惯和家庭情况量身定制。专门为喵星人定制的宠物柜板材定制提供的是“大众化”的使用方案，很多情况下设计师给的方案其实是报价单。除了尺寸和颜色，内部分隔和风格基本上是固定模板，只能够满足基本功能需求。图源：住范儿02什么样的家需要实木定制？■老破小学区房学区房的房源稀缺，一家人需要挤在一个老破小的房子里住五六年，这种情况下可以考虑选择买实木定制家具。遇到空间不能横平竖直就忍了，纳尼？房子竟然有钝角、锐角？为什么会有这种反人类的设计？在市场上跑断腿找合适的成品家具，不仅考虑尺寸还要挑适合的颜色，费时费力不如量体裁衣，直接选择定制。把一居室变三居室，可以用实木定制做隔断，当墙又当门，比隔断墙更美观实用。上图：效果图对比下图：实际效果对比■在环保上追求极致普通的板材家具其实已经达到国家环保标准，但如果想要追求近乎“0甲醛”的效果，最好选择实木定制。因为实木定制家具能够选择最高品质的木材以及最环保的涂装方式。03实木定制好在哪？定制产品本身就是非标产品，定制就代表了有额外的收费。同样是定制，实木比板材贵了几倍的价格，究竟好在哪了？■造型上的选择性更多板材定制，你能选的只有尺寸和颜色。工厂把现成的板材按图纸切割好打孔，工人上门给你安装起来。实木定制可以挑选自己喜欢的木材，根据自己的使用习惯定制满足需求的功能，细节和风格也可以自己设定。实木是通过切削制作的，造型，圆角， 斜切都不在话下，简单来说，就是“万物皆可定”。圆角斜切非原创实木定制厂商还接受“来图定制”，你可以让设计师按照你的需求定制一个“网红款”椅子。实木定制好比是迪奥高定，板式家具定制好比是HM，实木的可塑性强所以能够凹出不同造型。板材家具的原材料就是一块块板子拼装而成，所以造型生硬，定制出的产品大多都只能是方方正正的。图源：淘宝 非左即右实木家具定制■服务体验更高级如果你找的是靠谱的实木定制商，在实木定制在设计过程中，设计师会通过专业角度的分析和建议，引导用户逐步明确需求，满足需要。有些情况下受客观限制，设计师不能完美解决所有问题，但可以帮忙呈现和归纳问题，根据自己的实际情况来取舍。图源：淘宝 禾描实木定制设计师问的越详细，了解的越多，最后的成型的家具你用起来才会越舒服。满足你的深层次需求， 对你生活习惯了如指掌，能考虑整个空间布局的才是好服务。04为什么不建议找木工到家做家具?你以为自己找木工现场打，整个制作过程都在家里就更可靠？人工能做到比机械化生产的成本低，那么质量也比较低，并且会有很多不可控因素。■好的木工师傅难找首先你难找到好的木工师傅，手艺极好的师傅早就自己开厂了，还有一些师傅也是有门槛的，只承接50万以上的家具定制。但凡你能在市场上找到的木工师傅，基本上都是打游击类型的，经验值也只是自己单方面介绍。图源：禾描■优质的木材难买木工现场打家具，只能选市场上最常见的木材和“卖相”一般的花色品质。而实木定制是规范化批量采购木材，能够采购到品质高、色差小的木材原料。■设备条件达不到木工随身带的工具比较老旧，跟工厂的专业化设备没法比，所以做工的精细化程度很低。在实木家具制作的过程里，厂商进购的设备造价昂贵，产品都建立在“工业体系”下完成，人工绝对做不来，更加做不好。图源：禾描■设计水平不行木工只关心两件事，日工资多少，你要做多大的柜子。至于你想要什么风格，怎么做才更有美感，未来使用的过程中方不方便，木工根本不会考虑。效果图？想都别想。能在纸上给你随便画个大概就算不错了。一般比划两下， 就开始动工了，一旦做好，根本没有改动的可能。图源：禾描■没人质检把关实木定制的工厂都会有规范的质检环节。但木工都着急赶工，急着挣下一笔钱，不会反复检查尺寸。为了速度，利用枪钉连接，连螺钉都少用，不会考虑未来的稳定性。结果往往是省钱省出一堆大麻烦。图源：禾描05实木定制怎么不被坑？■看案例最好去看客户家或者要求商家展示手机拍摄的实景图，总之越接近实物效果越值得相信。■摸实物去线下看实物，亲手去触摸，好的做工和设计一定是赏心悦目，好的涂装不仅颜值高，而且手感也很好。看拼缝明显不明显，好的实木定制会尽可能规避原料色差，做到有机统一。图源：禾描看花纹统不统一，实木表面花纹每一块都自然独特，如果花纹过于一致可能为贴皮家具。这种花纹一模一样的就是贴皮家具■聊设计和设计师聊的时候 ，要多提问，多看做作品，选择和自己聊得来的设计师合作。简单粗暴的理解就是 ，跟你沟通不好的设计师，做出来的产品一定不行。好的定制设计师，还会为家装提供补充意见，让你在装修的过程中作为参考。■问工厂根据工厂的规模大小、整洁程度，原材料堆放判断工厂水平的实力。多让对方提供工厂照片，和实木原料的照片。图源：禾描就算不打算去也要问一下工厂位置，在工业园的工厂 都会有规定的环保排放标准，会比村里的更靠谱。“我家用的都是最环保的板材！”用环保板材，这不是应该做的吗？既然大家都关心环保，就展开说说。1.甲醛释放量首先要说，就算是环保板材，环保等级也分三六九等，主要看甲醛释放量，直接看图。图源：住范儿自制E1级放到现在，只是入门级的环保标准，已经很少有商家拿E1级当卖点了。可以看到，美国NAF无醛豁免认证和日本F4星认证，已经对甲醛的要求非常严格。划个重点，2021年10月1日以后，我国实行GB/T 39600-2021《人造板及其制品甲醛释放量分级》，其中标准最高的Enf级，要求甲醛释放量 ≤0.025mg/L，标准高于E0级( ≤0.05mg/L )和日本F4星级( ≤0.03mg/L )，堪称全球最严环保标准。希望新国标出台后的现在，可以消除我们对板材环保上的焦虑，把更多注意力放在板材的功能和用途上。2.板材的选择根据地域的不同，板材的选用也不尽相同。相对干燥的北方地区适用颗粒板，其抗压性、抓钉力较好，成本可控，板材重量较轻，易于加工。南方地区因为湿度较大，可能会影响颗粒板的握钉力，多层板在这种情况下更加耐用。手头宽裕，想直接一步到位朋友，“神一样”的爱格板自然是最优的选择。需要注意的是，爱格板目前市面上供不应求，已经开始有部分商家囤货，造成了价格的虚高。如果不想在甲醛指标上过度纠结，可以直接按品牌选择。与其说选个全屋定制大牌，倒不如选个优质的板材品牌更靠谱一些。进口板材：克诺斯邦板起源于德国，选用欧洲大陆天然原木，早已跻身欧洲板材产量的第一梯队。由于克诺斯邦板2016年才进入国内市场，在国内的知名度上稍稍差点意思。国产板材：①颗粒板：吉林森工露水河、禾香板、大亚北方地区比较认露水河，南方用户则比较认大亚。禾香板由于采用不含甲醛的MDI 胶水，和环保无害的农林加工物（水稻秸秆、小麦秸秆等）。环保等级已经达到了NAF无醛豁免认证，对生态环境更加友好。禾香板近年来在国内正在迅速普及，山东、湖北、安徽等地都有制造工厂。图源：万华禾香板官网②多层板：兔宝宝、莫干山、千年舟都是国内多层板品牌的佼佼者，经过多年的行业深耕，在产品质量和供货周期上，都有可靠的保证。3.封边封边的好坏，直接关系到定制柜的美观度，也会影响板材的环保等级。图源：网络除了人工贴皮之外，目前市面上常见的封边方法分别是EVA封边，PUR热熔封边和激光封边。大部分厂家使用的都是PUR封边，在保证环保的同时，质量更加稳定。图源：住范儿自摄原则上讲，激光封边最环保、最美观，不过封边成本较高，如果预算有限，可以优先在柜门上使用激光封边的板材。图源：住范儿自摄封边条的材质也是需要考虑的一点，相比常见的PVC封边条，ABS封边条柔韧性和稳定性更好，不易断裂。在选择板材的时候需要提前注意一下。住范儿的自营全屋定制业务，经过这几年的积累和打磨，如今已经有了实质性的蜕变。业务不只局限于北京、上海、成都三地，服务城市扩展到了全国17个城市，而且实现了全国统一价。想了解具体的全屋定制产品场景样式展示和优惠，可以直接私信！我是住范儿石乐天，长期发布关于装修、家居方面的干货内容，致力于解决更多人遇到的问题；装修服务覆盖北京、上海、成都，有装修需求私信参与即可免费赠送【装修避坑盒子】1套！记得关注我！有任何装修、家居方面的问题需要帮助，欢迎私信或者参与我们的互助，会竭力为您答疑解惑~

基本上每过五年，我们就从概念上、理论上和实验技术上，把印刷的精度提高到原来的十倍。印刷术在人类文明发展历史中发挥了重要作用。将纳米科技的创新研究成果与古老的印刷技术相结合，为印刷产业的绿色发展打开了一扇新的大门，将继续书写印刷术的传奇。宋延林·中国科学院化学研究所研究员科学大咖讲科学
北京 2021年大家好，我是来自于中国科学院化学研究所的宋延林，今天给大家介绍一个印刷和墨滴的故事。从印刷制版技术开始中国印刷的历史上有很多值得骄傲的事，比如雕版印刷、活字印刷再到王选先生开发的北大方正汉字激光照排技术。▲ 雕版印刷 活字印刷 激光照排在印刷里面，有一个关键的问题就是：这个印版是怎么来的？▲ 物理制版（左）与感光化学制版（右）雕版印刷和活字印刷都需要在木板或者其他材料上刻出来。而激光照排技术是基于感光化学和照相技术发展起来的，类似于传统的胶卷照相，有两步的曝光冲洗过程。这实际上还是“做减法”：把感光材料全涂上去，通过曝光刻蚀把一部分文字的面积留出来。这个过程和铅字排版相比是一个革命性的进步，但是随着大家环保意识的增强，感光废液的排放引起了很大的关注。我们就想，如果用加法代替减法，是不是可以得到一种更环保的印刷制版技术？
▲ 依次是：亲水板材 亲油图案 印刷样品十几年前，我们提出了这样一个想法：在一个亲水的版材上，打出一个亲油的图案。这个图案能沾油墨，但是版材上的空白区亲水，不沾油墨，这样就直接可以印刷了。这里的核心问题就是：印刷的图文区要沾油墨，空白区不要沾油墨，这要怎么实现呢？
▲ 左：荷叶上的水珠，Aathavan Jaffna/wikipedia右：荷叶表面的微纳结构，Stratakiset al. (2009)自然界里边很多奇特的现象给了我们很大的启发。荷叶出污泥而不染，水滴在上面可以自由滚落，也就是说水在上面是沾不住的，这是因为荷叶表面有一种微纳复合结构。
▲在同样的基材上构筑亲水表面（左）与疏水表面（右）我们仔细研究这样的结构，就可以自由地控制液滴的运动。像左图的固体表面可以让水铺展开来，而右图的固体表面可以让水在上面不黏附，还能够弹跳起来。
就这样，我们在同一种材料的表面实现了有的区域黏附，有的区域不黏附。也就实现了印版上有的区域能沾油墨，有的不沾油墨，把图文区和空白区划分了出来。利用这样一个原理，我们就用加法代替减法，直接打印出能够沾油墨的图文区，从而直接印书、印报、印各种印刷品。无形的断水之刀已完成：10%//////////从上面这个例子，我们就可以知道印刷术的关键，是要精确地控制墨滴的运动行为，让液滴能够均匀地分布到我们预期的位置。接下来，我们如果在这个材料的表面上设计不同的图案，就可以让液滴按照我们的预想，分割成不同的图案，甚至液滴还可以在材料表面呈现不同的运动状态。
上面展示的是我们发明的一种“水刀”。要知道水是非常难切割的，正所谓“抽刀断水水更流”。因为水分子之间有很强的氢键作用，使水很难分开。
我们通过制作对液滴黏附和不黏附的图案，让液滴按我们的预想分割成不同的等份。用这些不同的分割图案，可以进行不同的化学反应，而且化学反应之间不互相干扰。这是美国《纽约时报》对我们工作做的专题报道。
我们是怎么实现这一点的呢？实际上我们就是在材料表面上构造不同的图案，通过控制这个图案的对称性来精确控制液滴的运动行为，包括它的运动速度、旋转方向和落点性质等。
▲ 固体碰撞（牛顿摆）虽然我们研究的是印刷，但在研究过程中，发现里面有很多现象跟经典的认知有很大的出入。比如全世界中学生都在学牛顿碰撞定律：作用力和反作用力、大小相等方向相反、动量守恒。牛顿碰撞定律是对刚体的运动描述，之前液滴的碰撞也被认为是符合牛顿碰撞定律的。
▲ 液体冲击上图中液滴碰撞到固体表面以后，发生的现象一种是弹跳，一种是溅射，总体还是符合经典牛顿碰撞定律的描述。但是像前面展示的那样，我们发现液滴在碰撞后还可以旋转起来，这是跟经典牛顿碰撞定律的描述是不一致的。那么它有什么意义呢？▲ 未来：从雨滴中收集能量？利用这个现象，我们或许能把下雨的雨滴能量利用起来。当雨水驱动基材进行旋转的时候，就可以切割磁力线进行发电。我们想象一下，未来下雨的时候，撑一把雨伞就可以发电，那是怎样的景象。通过结构控制墨滴的颜色已完成：20%//////////初步控制液滴的运动之后，我们又观察到印刷过程中另一个重要的因素，就是颜色的问题。
我们目前看到的各种颜色主要来源于染料和颜料。染料是化学家对社会的一大贡献，但是随着人们对环保的认识越来越深入，染料生产和使用过程中产生的污染问题越来越受到关注。而我们国家又是染料大国，产量占世界染料总产量的70%以上。
▲ 来自纳米结构的颜色，如孔雀（左），欧珀（右上）和蝴蝶（右下）我们关注到自然界中一种特殊的颜色——结构色。像孔雀羽毛、蝴蝶翅膀这样漂亮的颜色不是靠染料和色素产生，而是因为在微观尺度上具有规整的纳米结构。当纳米结构的周期跟可见光的波长匹配的时候，就会发生选择性的反射和衍射，产生相应的颜色。结构色非常漂亮、环境友好，而且永远不会褪色。
▲ 左：制备紧密堆积结构的聚合物微球右：形成期望的颜色我们基于这样一个想法，设计了一种特殊的纳米颗粒。这种纳米颗粒具有核壳结构，里边的硬核保证它排列周期的准确；外边的软壳能形成大量的氢键，氢键让一个一个小颗粒能够紧密地连接。那么我们就可以通过控制纳米颗粒的粒径，得到相应的不同颜色。
我们可以大批量地合成这种纳米颗粒，并制作成看似白色的乳液。这种白色乳液可以通过喷涂的方法大面积地形成各种各样的颜色，只要其中纳米颗粒的粒径和目标颜色是对应的。
我们还可以把它做成一种墨水，直接用普通的喷墨打印机打印出结构色的图案。上图中的花和叶，就是由不同粒径的纳米颗粒组成的墨水产生的。
像上图里的蝴蝶颜色非常漂亮。从不同的角度看，它的颜色会发生变化。这也是结构色的一个特点，跟普通的染料是不一样的。
这种印刷技术可以用在很多地方，比如说高档的包装、各种防伪的票证，呈现出不同的印刷效果，跟我们对色彩的传统认知有很大的区别。
▲智能包装样品：可替代现有多层金属镀膜工艺，节约制造成本80％这种技术还可以用在漂亮的化妆品包装上面。以前需要通过在玻璃瓶上真空蒸镀的方法，镀几层金属来产生法布里衍射，才能产生这种漂亮的像彩虹一样的干涉条纹。现在我们通过一个简单的垂直提拉方法，就可以非常便宜、非常方便地在塑料瓶上做出这样特殊的颜色。用一种透明墨水打印全彩色图案已完成：30%//////////在2021年，我们又有了一个新的进步——通过一种墨水打印出全彩色的图案，这应该说是颠覆了大家对色彩的认知。在传统的印刷领域，大家认为要打印出彩色的图像，一定要不同的墨水相互混合才行。
▲ 通过精确控制墨滴成型，实现全内反射（TIR）结构色我们基于对墨滴行为的精确控制，就能形成预期的立体构型，不同的构型会对应不同的反射行为。
▲ 液滴成型控制通过不同墨滴的叠加，就可以形成各种各样的立体结构。我们通过这样一个个全反射的微观结构的构造，就像牛顿用三棱镜把白光分成七色光一样，就可以用一种透明的墨水打印出全彩色的图案。使用这种透明的墨水，再通过一个简单的喷墨打印机，就可以打印出非常漂亮的结构色图案，这是一个对传统色彩认知的颠覆性实践。
上面视频展示的就是透明墨水的打印过程。透明的墨水会打印出彩色的斑点，继续打印的话，它的颜色又发生变化。在打印的过程中，只要控制它的结构，就可以精确控制它的颜色。
上图是我们打印的一些新的样品，可以说又漂亮又神奇。相信未来我们对色彩的认知，还会有更多的新发现。变革盲文出版技术已完成：40%//////////能够精确控制墨滴成型以后，我们又发展了其他的应用，比如说盲文的印刷。
▲ 左：传统的盲文右：打印出来的盲文传统的盲文是通过金属板冲压的方式打印出来，过程非常繁琐而且昂贵。一本盲文图书通常价格是正常图书的15-20倍，这也导致了盲童的阅读量受到很大限制。除此之外，如果手湿的话，还很容易把这种凸起摸平。我们就想，怎么样才能帮助盲人呢？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，这个结构代表一个盲文的基本字符。我们就可以用打印的方法，把原来特殊印制的盲文变成普通打印的盲文，大大降低了印刷的成本。▲左：高速盲文出版物印刷机右：向北京盲校捐赠盲文书籍、教具而且这种方法不仅可以打印文字，还可以打印图形。比如很多盲童之前是没有玩过魔方的，因为魔方要通过不同的颜色来区分不同的面。但是只要在不同的面上打印不同的图案，盲童就可以玩魔方了，这对开发他们的智力和想象力就非常有帮助。这几年我们经过努力，已经在包括台湾在内的八个省市推广了我们的盲文印刷的技术。像左图是首套明盲对照明信片，中间的是福建省出版的第一份盲人触摸地图，右图是北京大兴国际机场里帮助盲人出行的提示牌。
在这次北京冬残奥会上，也使用了我们开发的新的盲文出版技术，用来帮助残疾人运动员。我们还为南京博物院专门出版了可以让盲人触摸的历史地图。
对我们普通人来讲，通过这样一个立体图形的构造，还可以让传统的印刷变得更加具有层次感，栩栩如生。图中像簪子一样的图案，看起来好像是一个实体，实际上它是一幅用我们的技术打印出来的平面图形。绿色印刷电路已完成：50% //////////除了传统的印刷之外，我们还关注到另外一种大家都离不开的器件——印刷电路板，这是所有的电器里边都有的部件。▲电脑主板 手机主板 RFID天线为什么叫印刷电路板呢？就是因为它的生产过程跟印刷制版的过程几乎是一模一样的。
上图展示的是两种电路板的制版方法。左边是传统方法，先把电路板的图形曝光到一个感光胶片上，感光胶片做成一个底板，再蒙到一个镀了铜的塑料板（又叫覆铜板）上。经过第二次的曝光蚀刻，把大部分的铜腐蚀掉，留下的铜线就是我们需要的。这同样是一个做减法的技术，要怎么样解决这里面的污染问题呢？答案是把导电的材料做成墨水（上图右），用加法代替减法。这样打印出来的图形就不简简单单是一个图案了，它还具有导电的功能，像一条线就可以做电线用。
▲打印出的柔性电路板我们常用的各种电子票卡，包括地铁票卡，里边都有一个芯片、一个感应线圈，这个线圈就可以用打印或者印刷的方式实现。
可以打印电路以后，我们印刷术的应用领域就非常广泛了：包括太阳能电池的栅极、各种各样的柔性电路、可穿戴的器件等等。印刷术可能颠覆传统的蚀刻工艺，给我们提供一个更环保、更便捷、更便宜的制造方案。纳米印刷术中的关键科学问题已完成：60%//////////刚才给大家讲了很多应用的例子。我来自中科院化学所，这是一个做基础研究的科研院所，那我们研究的基础科学问题是什么呢？为什么我们能做出来，别的国家、别的科学家就做不出来吗？实际上，印刷里边有很多基础科学的问题。比如我们提出了纳米印刷的概念，刚开始很多专家也表示怀疑，因为当时国际上印刷的精度还在微米尺度。如果要实现纳米精度的印刷术，在当时不仅技术上实现不了，从原理上都要面临很多基础科学问题的挑战。印刷是图形控制的技术，图形最基本的单元可以分解为点、线、面，而纳米尺度的点、线、面，这些基本要素的实现在当时被认为是不可能的。为什么呢？因为在基础科学里边，有几个存在了几十年到上百年的难题。▲ 左：咖啡环效应 Coffee ring effect中：马拉格尼效应 Marangoni effect右：瑞利失稳效应 Rayleigh instability我们要把一个墨点做到100纳米以下，才认为它是一个纳米技术。但是这种情况就遇到了咖啡环效应：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。因此我们通常很难预测一滴咖啡干了以后会形成一个多大的斑点。如果这个问题解决不了，我们就难以实现精确控制纳米尺度的斑点。另外一个问题，就是怎么样形成纳米精度的一个线条，这也涉及到一个著名的难题——瑞利不稳定性。还有一个问题，怎么样形成一个纳米尺度的薄膜、也就是面，这又涉及到马拉格尼效应。这些基础的问题，我们通过十几年的时间，把它们一一解决了。
▲ 液滴扩散控制（最小的点）传统的咖啡环效应，是因为咖啡在干燥的过程中，会边干燥边向边缘扩散，它的气固液三相线是向外移动的。我们通过对液滴和材料表面相互作用的控制，让墨滴干燥过程中的三相线是向里边回缩的，也就是越干燥、墨滴越小，这样就可以突破传统墨滴尺寸的局限，使打印的斑点实现纳米的精度。在做到极致的情况下，我们甚至可以做到单纳米颗粒、双纳米颗粒，精确控制纳米颗粒在每个点上的个数。通过精确控制它的个数，就实现了最小的点。
▲ 液滴融合与控制（最细的线）第二个挑战，就是怎么样做世界上最细的线，这里又遇到一个存在了一百年的难题——瑞利不稳定性：两个液滴在干燥的过程中，通常会融合形成一个哑铃形或者锯齿形的线条，很难形成微观尺度下准直的线。如果这个问题不解决，我们就很难实现纳米精度的线。经过了很多博士同学的艰苦努力，我们最终实现了最细的线条，一种像糖葫芦串的结构，图中上半部分是单纳米颗粒形成的线，下半部分是双纳米颗粒形成的线。
▲ 单纳米颗粒薄膜第三个挑战是最薄的面，这也对一个科学上的难题——马拉格尼效应进行深入研究后做到的。我们通过形成单层纳米颗粒，进而形成这种最薄的膜。当点、线、面都能做到单纳米颗粒的精度后，印刷术的整体精度，就从原来的微米尺度推进到了纳米尺度。也就是说印刷的精度提高了3个数量级，即1000倍。但是我们还不满足，我们希望对每一个过程给出一个自己的公式，叫作绿色印刷三定律，这样就可以指导今后更多进一步的、深入的研究。打印出最精确的体已完成：70%//////////点、线、面的突破实现以后，我们正赶上3D打印的热潮。
3D打印有一个局限，传统的情况是，大家认为墨滴一旦脱离打印机的喷孔，就失去了控制。也就是说一个液滴落在固体表面，它的成型是很难控制的。但我们研究的正好就是液滴和基材的相互作用，可以精确地控制墨滴的成型。上图左上方是普通的3D打印，几乎没有两个墨滴的三维形状是一模一样的；左下方是精确的3D打印，墨滴形状就可以精确控制。这是因为我们深入地研究了液滴干燥过程中的成型行为规律，不仅做到了控制它的大小、结构，还控制了它的取向（上图右）。
▲ 单墨滴3D打印成型控制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，这给传统的印刷术带来了非常多概念性的突破。比如通过一个简单的方法，我们就可以把一个液滴提拉成一颗牙齿。这个材料的利用几乎是定量的，意味着没有浪费，不会产生污染。这也是目前材料利用率最高的3D打印。我们还可以用一个墨滴，打印一个隐形眼镜或者美瞳，这样可以大大减少材料的浪费。
▲ 全打印制备多层柔性电路我们还可以把各种材料，包括导电或者绝缘的材料，都做成墨水，用全打印的方式，做成上图所示的柔性电路，电路不同的层都可以通过全打印方式进行精确的控制。
▲ 印刷高透明导电图案，并利用“咖啡环”效应打印连续双导线我们还可以打印柔性的触摸屏。传统的触摸屏制造，同样是用曝光蚀刻这种减法的工艺：在玻璃上蒸镀ITO（氧化铟锡）这种透明的导电材料，通过曝光腐蚀留下透明的导电网格，大部分的导电材料都被腐蚀掉了。我们同样用加法代替减法，用纳米银这种导电材料，印刷出透明的导电网格，从根本上改变了原来做减法的、高污染的蚀刻工艺。芯片能否印刷出来？已完成：80%//////////最近几年，我们都关注一个话题，就是芯片。芯片又称大规模集成电路，它的基本问题是如何在硅片上形成纳米精度的电路。芯片制造的传统方法仍然是基于曝光蚀刻的工艺，7纳米是目前工业最高的精度，只有荷兰的ASML公司能够生产如此高精度的光刻机，我们国家目前还不具备这样的能力。我们在十几年前就在想，有没有可能通过纳米印刷的方式，印刷出芯片？这要求印刷的精度必须在纳米尺度，也就是在10纳米这样一个量级。像前面所说的，我们真正的贡献，就是把印刷的精度从原来的微米尺度跨越到纳米尺度，这正好达到了芯片要求的精度。
▲ 可能颠覆蚀刻工艺的集成电路制造方法八年前，我们在这个方面做了一些努力，那个时候，我们能够在硅片上加工出30纳米线宽的线路，当时芯片的精度是28纳米左右。但是一个新的技术想取代传统的技术难度太大了，所以当时我们就把它当成一个非常基础的探索，没有考虑发展更多实用化的技术。后来各方面的情况发生了变化，我们就努力在想，有没有可能通过印刷，真正地解决芯片加工的一些瓶颈问题。
▲ 精确可控的纳米粒子印刷组装在真正芯片的图形控制上面，可能颠覆蚀刻工艺的集成电路制造方法不光要控制直线，还可能需要精确控制不同曲折度的线。经过努力，我们让不同的颗粒通过印刷以后，不仅可以排成直线，还可以精确控制它们的曲折度。这样对线条的精细制备，也有了非常大的希望。更进一步，我们希望能够发展一种更加环保的、绿色的印刷芯片技术。现在芯片的加工过程中，每一步至少需要三个环节：要涂光刻胶，光刻，还要去胶。经过这三步，才能实现一个材料的图案化。如果我们在印刷的过程中，能把两种材料通过纳米印刷的方式一步成型，是不是就可以用一个环节代替原来的六个环节？
▲ 精确可控的纳米粒子印刷组装我当时跟我的博士生讲，你能不能把黄豆和绿豆做成一种墨水混在一起，让它们通过纳米印刷后，可以做到黄豆排成一排，绿豆排成一排。这在刚开始非常有挑战性，但是这位同学坚持下来了，并且把这件事做成了。
像上图中，绿色的是大颗粒，红色的是小颗粒。这种混合的墨水里，不同大小、不同性质的颗粒，它们跟基底的黏附作用是不一样的。我们通过印刷微模板的诱导，可以让大的颗粒排成一排，小的颗粒排成一排。通过精确控制墨滴和基材的相互作用后，就可以实现上面的想法。
上图中单排、双排、对称、非对称、直线、曲线甚至曲线的振幅和周期，都可以精确地控制。这样一系列不同精确图案的制备，将来完全有可能通过印刷这种“加法”的方式，代替原来光刻这种“减法”的方式，原理上是可以得到验证的。但是做芯片是一个复杂得多的工艺，要不然也不会说芯片是最复杂的高技术产品。像芯片的设计也有很多难点，其中有一个关键问题就是最优串线问题：一个芯片有上亿个零部件，怎么把它连起来？
▲ 集成电路的串线问题：最优微纳线路印刷制造这个难题通常都是最好的数学家在做，通过各种数学模型，然后形成所谓的最优串线。这个过程是从电路板上呈现出来的，电路板上传统的布线方式是横平竖直拐直角，这样的计算量相对比较简单一点。但是在高集成度的芯片上，两个挨得很近的导线同时通电，就相当于两个感应线圈，电磁干扰非常严重，需要经过复杂的补偿电路去消除它。而且拐直角的地方，又会出现一个天线效应。我们在数学上没有那么高深的功底，那能不能探索出另外一条路径？我有一个学生想到了蚂蚁和蜜蜂，它们在找食物的过程中，走的是一个能量最低的路线，这是自然演化的一个结果。那怎么样把能量最低的原理用到印刷上？
▲ 最优串线的印刷线路及性能测试我们提出来对液体进行钉扎，在液滴要经过的地方、即导线要连接的地方，用导电的墨水把它钉起来，两点之间自由干燥。如果能保证线不断的话，最后一定是一个能量最低的连接。在对这个原理进行实验之后，我们又意外地发现，它有很多120°角的连接方式，不是我们习惯的90°角。这种120°角的连接，就是一种优化的连接方式。我们跟中科院半导体所合作做了一个测试。这样一个新的连接方式可以减少近2/3的电磁干扰，1/4的能耗，和17%的信号延迟。一个完全突发奇想的方法，往往能有一些意外的，甚至颠覆性的发现。
▲ 印刷术突破：多层纳米电路的3D印刷还有一个挑战：随着芯片的加工精度越来越高，传统的、平面的方式不能满足更高集成度的需求，于是出现了所谓的FinFET（鳍式）结构这种基于立体构型的芯片结构。传统的印刷术对这种复杂的立体结构是难以实现的，特别是这种多层的镂空结构，比如说悬空线，在传统的印刷术上几乎是不可能的。通过对液滴干燥过程中各种动态行为和成型的精确控制规律的认识，我们也成功印刷出了复杂的镂空线。印刷术的极限在哪里？已完成：90%//////////我们进一步想，既然发展出了纳米印刷术，那么它精度的极限，也就是人类未来印刷术的精度极限是什么？我们想来想去，觉得这个极限可能是肥皂泡的壁。它是我们能够想到的、未来可能实现的最细的线条。
肥皂泡的壁由表面活性剂分子组成。如果把肥皂泡排成图案，肥皂泡破裂以后壁留下的痕迹能到分子尺度。因此，到目前为止，我们能够想象的最细线条就是肥皂泡的壁。泡沫物理学已经开创了二百多年，但还没有人能把肥皂泡做成图案，为什么呢？因为有一位著名的科学家奥斯瓦尔德，他提出一个理论叫奥斯瓦尔德熟化。简单来说可以用三个字概括，就是“大吃小”。大液滴遇到小液滴，大气泡遇到小气泡，大的一定会把小的吞并掉。这是理所当然的，大家都认为这是一个真理。但是我们又进一步，大胆地提出来一个对气泡进行钉扎的概念。
如果通过一个印刷的模板，让肥皂泡在生长过程中固定住，形成我们所说的限域，就有可能让所有的肥皂泡都演化成我们想要的六边形网格。最后从原来的“大吃小”到“均贫富”，从原来的“丛林法则”到“共同富裕”。这个想法颠覆了一个经典的理论，保证了我们能够实现以气泡为模板的印刷术。这可能是目前我们人类能够实现的最细的线条。
▲ 以气泡为模板的印刷术通过设计好的模板，就可以把气泡演化成你想要的各种各样的图案。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。让印刷术再一次成为中国的骄傲除了对基础的前沿探索，我们还积极参与国际标准的讨论。印刷电子是一个新兴的行业，也被认为是代表未来电子行业的一个新发展方向。从原来基于真空蒸镀、曝光蚀刻的电子器件制备技术，发展到未来以印刷为基础的柔性电子器件制备技术，这对整个行业来说是一个革命性的改变。
▲ 主持制定国际标准2012年，国际印刷电子标准组织成立，我们有幸代表中国，参与了这个标准的一些讨论。特别是我们提出，希望中国能主持起草印刷图形边缘精确控制的标准。经过非常大的努力，我们也得到了专家组的认可。2020年8月21号，第一项由中国负责组织起草的印刷电子标准获得通过，IEC（国际电工委员会）也授予了我们1906奖。这给我们国家发展相应的印刷电子产业，提供了基础和更多的话语权。
▲ 纳米绿色印刷技术发展：无光刻、无污染、无浪费；原理创新、技术突破、产业引领将近二十年来，我们通过对液滴的精确控制，做到了对印刷技术的改变，甚至做到了一些关键性的改变。最早我们是通过打印制版的方式，对传统的曝光蚀刻印刷制版方式做了一些改变，当时它的精度还是在几十微米尺度；发展到通过印刷的方式印刷电子器件，它的精度达到了微米尺度，也就是通过五年的努力，我们把印刷的精度提高了一个数量级；随后进入到了光子晶体结构色，它的特征尺寸达到了几百纳米，在印刷电子的基础上又提高了一个数量级；到包括印刷电路、集成电路这样一个层次，它的特征尺寸达到了几十纳米，所以在印刷光子的基础上我们又提高一个数量级。目前我们正在努力做分子印刷，它的精度可以达到分子尺度，是目前我们能够想象到的精度极限，可以达到几个纳米甚至一两个纳米。基本上每五年，我们就从概念上、理论上和实验技术上，把印刷的精度提高到原来的十倍，这是非常不容易的过程。整个过程的核心思想是基于对墨滴的动态行为和成型的精确控制，以及对墨滴和基材相互作用规律的深入研究。希望未来能够发展一些新的原理，突破一些新的关键技术，在某些关键的产业领域我们能走到世界的领先地位。▲ 印刷纳米链实现手机快速检测病毒给大家举一个最新的例子，在2021年，我们印刷了一个一维的纳米链，就是刚才看到的像糖葫芦串那样的结构。它具有特殊的结构，可以对光子产生不同的作用，从而产生相应特殊的颜色。而且这个颜色会因为吸附不同的病毒，而发生相应的改变。从而大家就可以通过颜色的改变，简单地区分自己有没有感染特定的病毒。我们的研究主要聚焦于古人留给我们的印刷术，并通过我们的努力把它发扬光大。希望将来中国的印刷术，会再一次成为我们的骄傲。
我们有很多异想天开的想法。我对学生们讲过一句话，从“不可能”（impossible）到“我能够”（I’m possible）。这是我们搞科研的人追求的，原来大家觉得这件事肯定不行，但是万一行了呢？我们科学家就是干这个事的。我们要有大胆的创造，有理想主义的坚持，还要对未来抱有热切的希望，希望我们这个国家，这个地球变得越来越好。我们希望吸引更多对科学抱有热情的青少年加入到我们中国的科研队伍当中来，这样我们各行各业都会出现更多新的突破性，甚至颠覆性的原创技术。通过对一个小小液滴的控制，我们可以演化出这么多有趣的东西和广泛的应用。希望将来的青少年能够对科学有更多的创造。谢谢。- END -本文经授权转载自格致论道讲坛微信公众号。原文标题《中国的印刷术，会再一次成为我们的骄傲
宋延林》版权说明：未经授权严禁任何形式的媒体转载和摘编，并且严禁转载至微信以外的平台！内容简介本书主要介绍了纳米绿色印刷技术的发展及其应用，以专业的视角和通俗易懂的语言，全面系统地阐述了“绿色制版、绿色版材、绿色油墨”的完整纳米绿色印刷原理与材料体系，归纳总结了印刷电子、印刷光子和3D打印印刷的最新进展。正文速览目录速览《纳米科学与技术》丛书序前言第1章 印刷技术 11.1 基于物理成像的印刷技术 21.2 基于感光材料发展的印刷技术 41.2.1 感光材料的出现 41.2.2 照相制版技术 41.2.3 彩色复制技术 51.2.4 近现代印刷技术的发展 101.3 数字印刷技术 211.3.1 磁成像数字印刷 211.3.2 热成像数字印刷 221.3.3 电子束成像数字印刷 231.3.4 静电成像数字印刷 231.3.5 喷墨数字印刷 241.4 印刷产业的绿色化 301.4.1 绿色印刷版基 301.4.2 绿色印刷版材 311.4.3 绿色印刷油墨 341.4.4 其他新型环保技术 371.5 总结和展望 40参考文献 41第2章 纳米技术与绿色印刷 452.1 纳米材料 462.1.1 纳米材料的提出与发展 462.1.2 纳米材料的制备 482.1.3 纳米材料的特性 512.1.4 纳米材料在印刷中的应用 542.2 微纳表界面浸润性 62vi 纳米材料与绿色印刷2.2.1 表面浸润性 622.2.2 粗糙表面浸润性 642.2.3 超亲水/超疏水表面 652.2.4 浸润状态转变 692.2.5 浸润性的尺度效应 702.2.6 表面对液滴的黏附性 722.3 印刷过程中的界面浸润性 752.3.1 印刷中界面浸润性关键科学技术问题 752.3.2 印刷中的微纳表界面浸润性 782.3.3 固-液界面与图文转印 822.3.4 液-液界面与图文转印 862.4 小结 93参考文献 93第3章 纳米材料绿色制版技术 973.1 纳米材料绿色制版技术基本原理 973.2 喷墨印刷制版 1003.3 液滴喷射与断裂 1013.3.1 瑞利不稳定与喷墨印刷 1013.3.2 高能场效应与喷墨印刷 1043.4 液滴聚并 1103.4.1 不含纳米颗粒体系中两液滴的融合 1103.4.2 含纳米颗粒体系中两液滴的融合 1173.4.3 连续图案的印刷 1183.5 液滴干燥与图案形貌 1233.5.1 “咖啡环”效应 1243.5.2 抑制“咖啡环”效应 1273.6 绿色制版系统 1373.7 小结 140参考文献 141第4章 纳米材料绿色油墨 1454.1 纳米油墨的组成 1464.2 纳米油墨的特点 1474.3 填料型纳米油墨 1494.3.1 纳米TiO2在油墨中的应用 1494.3.2 纳米SiO2在油墨中的应用 1504.3.3 纳米CaCO3在油墨中的应用 1514.4 功能性纳米油墨 1534.4.1 纳米磁性油墨 1534.4.2 纳米光学油墨 1544.4.3 纳米导电油墨 1584.4.4 其他功能性油墨 1794.5 小结 180参考文献 182第5章 纳米印刷电子 1855.1 印刷电子简介 1855.2 印刷电子制造工艺与制备技术 1875.2.1 印刷电子制造技术 1875.2.2 印前/印后处理工艺 1905.3 纳米印刷电子的应用 1925.3.1 RFID 天线 1935.3.2 柔性晶体管 1955.3.3 透明导电膜 1995.3.4 可穿戴传感器 2015.3.5 微纳电子电路 2075.4 纳米印刷电子的发展 2095.4.1 纳米印刷电子前沿研究 2095.4.2 纳米印刷电子产业发展趋势及路线图 2165.5 小结 217参考文献 217第6章 纳米印刷光子 2206.1 太阳能电池 2216.2 显示技术 2286.2.1 液晶显示 2286.2.2 发光二极管 2316.2.3 结构色显示 2376.3 传感与检测 2416.4 防伪与安全 2446.5 光电检测器 2476.6 光波导系统 2496.7 光子晶体器件 2516.8 小结 258参考文献 259第7章 3D打印印刷 2637.1 3D打印技术简介 2637.2 3D打印成型工艺 2657.2.1 立体光固化成型 2657.2.2 喷墨打印溶剂挥发固化 2677.2.3 环境沉积固化直写技术 2697.2.4 选择激光烧结 2737.3 3D打印增材制造应用 2767.3.1 机械制造加工 2767.3.2 生物医学领域的应用 2787.3.3 新型微电子器件 2887.3.4 储能电源 2927.4 3D打印发展的技术问题与潜在社会问题 2947.5 响应性材料4D打印制造技术 2967.5.1 4D打印的概念和制造技术 2967.5.2 4D打印技术的潜在问题 300参考文献 301索引 303一起阅读科学!科学出版社│微信ID：sciencepress-cspm专业品质
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