CÔNG NGHỆ MỰC NANO CHO NGÀNH CÔNG NGHIỆP MỰC

ePrintPack

CÔNG NGHỆ MỰC NANO CHO NGÀNH CÔNG NGHIỆP MỰC

Công nghệ nano đã trở thành chìa khoá cho tương lai ngành in nói chung và mực in nói riêng, không chỉ ở châu Âu mà tất cả mọi nơi trên thế giới. Nếu ngành in vươn ra khỏi được bức tường thành cố hữu của nó, đặc biệt trong lĩnh vực như điện tử, ngành in sẽ gặt hái nhiều thành công hơn trong việc sử dụng các hạt và vật liệu cỡ nano trong mực in.

“Công nghệ nano không còn mới mẻ nữa” – Barry Park, giám đốc sản xuất tại Mạng trao đổi công nghệ Nano (Nanotechnology Knowledge Transfer Network) – được tài trợ bởi chính phủ Anh, phát biểu tại một hội nghị gần đây ở Luân Đôn. “Công nghệ này cũng cung cấp những nền tảng cơ bản cho nhiều sản phẩm mới đầy thú vị, các nhà quan sát công nghiệp dự báo doanh thu sản phẩm dựa trên công nghệ nano sẽ là hàng tỉ tỉ đô la vào năm 2015” – ông cho biết thêm. Ngành in được đặt ở vị trí tốt để có thể hưởng lợi từ sự tăng trưởng ồ ạt trong doanh thu của ngành công nghệ nano, bởi lẽ phạm vi của ngành in là ứng dụng công nghệ vào các nguyên vật liệu có kích cỡ nano với một lượng lớn và giá thành thấp như mực in và tráng phủ trên các bề mặt nền khác nhau.

Hiện tại, hầu hết các loại vật liệu sử dụng để làm nguyên vật liệu kích cỡ nano như: cacbon, bạc, sắt, titan oxit, nhôm oxit, xeri oxit, kẽm oxit, silica, silicon oxit, đenđrime, và bao gồm cả nano clay trong công thức mực in và tráng phủ, mặc dù không nhất thiết phải có hiệu quả tức thời. Tuy nhiên, công nghệ nano trong ngành in cũng như trong các lĩnh vực khác, đang vấp phải những thử thách vô cùng khó khăn. Lớn nhất phải kể đến là các mối quan ngại về sức khoẻ và an toàn, đặc biệt là ở châu Âu nơi các nhà làm luật và các nhà lãnh đạo đã có những động thái không tốt về vật liệu nano. “Hiện nay các thông tin an toàn về vật liệu nano là chưa thật đầy đủ” – Steve Hankin, tư vấn viên cấp cao của Viện sức khoẻ nghề nghiệp của Edinburgh, phát biểu tại hội nghị Luân Đôn – tài trợ bởi chính phủ Anh và Hiệp hội công nghiệp hoá chất. “ Có nhiều kẽ hở kiến thức quan trọng về khoa học chất độc, các tính chất hoá lý và các dữ liệu được đưa ra” – ông nói. Điều này tạo ra những đánh giá mạo hiểm và khó khăn trong việc quản lý vật liệu nano.

Kết quả là, nhiều công ty ở châu Âu quả quyết rằng các nhà cung cấp đã  thông tin cho họ về sự hiện diện của các thành phần nano trong sản phẩm của họ, đặc biệt là trong bao bì. Thêm nữa, về vấn đề an toàn, một rào cản lớn khác đó là việc tăng giá các nghiên cứu và phát triển về vật liệu nano và các ứng dụng của chúng. Việc này giờ đây đòi hỏi một đội ngũ nghiên cứu có bằng cấp cao và các thiết bị đắt tiền. Để theo kịp bước phát triển đó, các công ty nhỏ cụ thể là các công ty đang cần vốn đầu tư đang rất lo lắng về vấn đề này.

“Kỹ thuật đang đi từ chỗ yêu cầu các giải pháp và vật liệu đơn giản đến chỗ đòi hỏi các công nghệ phức hợp” Paul Reip – nhà sáng lập và là giám đốc Intrinsiq, công ty SME của Anh chuyên phát triển mực in nano cho in mạch điện tử.

Một sự kết hợp giữa việc cần thiết tuân thủ nghiêm ngặt về sức khoẻ và an toàn trong sản xuất hạt và vật liệu nano với giá cả nghiên cứu phát triển tăng cao đang làm cho công nghệ nano nằm ngoài khả năng của các công ty sản xuất mực in. Ngay cả nhiều công ty lớn trong thị trường mực in cũng không đủ phí chi cho việc đầu tư thành lập một đội ngũ chuyên gia về lĩnh vực này ngay tại công ty. Do đó thay vì hợp tác với các chuyên gia về công nghệ nano, một trong số họ hưởng lợi từ các trường đại học và các viện nghiên cứu ở châu Âu, đã mở rộng sang lĩnh vực in bằng cách tự sản xuất mực của họ hoặc cung cấp các chất phân tán hạt nano – những chất chiếm phần lớn trong thành phần của mực.

Trong nhiều thập kỷ, các nhà sản xuất mực đã và đang sử dụng quy trình nghiền mực để sản xuất các hạt pigment cỡ nano để cải tiến khả năng gia công của chúng và chất lượng màu trong công thức mực. Công nghệ nano được ứng dụng vào tráng phủ truyền thống để đạt được các tính chất như chống xước đang được giới thiệu cho các loại tráng phủ trong in như các vecni. Mực với các hạt và cấu trúc nano có thể được sử dụng trong hầu hết các quy trình in, đặc biệt là sự xuất hiện của printed electronics ( in mạch điện tử) ứng dụng bởi nhiều thiết bị in.

Ảnh in phun với hạt mực cỡ 500 nm

Vật liệu nano đang được in trên nhiều bề mặt để làm nhãn và thẻ treo (tags) RFID, màn hình phát sáng sử dụng diode phát sáng hữu cơ ( OLEDs), bản pin dẻo, sensor và pin năng lượng mặt trời. Một trong những ứng dụng lớn nhất của công nghệ nano trong in là mực in phun, bởi vì yêu cầu có các hạt cực nhỏ trong công thức của chúng, đặc biệt là thuốc nhuộm và pigment.  “In phun phát triển đi đôi với công nghệ nano” Kay Yeong, nhà khoa học tại Xenia, người phát triển thiết bị và hệ thống mực in phun, phát biểu trong một cuộc họp ở Anh về vật liệu nano tổ chức bởi NanoCentral – một cơ quan phát triển công nghệ của chính phủ Anh. “Mặt tích cực của việc phát triển vật liệu nano là để bổ sung hoàn chỉnh cho sự chín muồi của công nghệ in phun”.

Những ví dụ về vật liệu nano và micro được in phun hiện nay đã mở rộng ra tới crôm quang và crôm điện với những hiệu ứng khả kiến (nhìn thấy được) như các tín hiệu, chất kháng khuẩn, chất chậm cháy, kim loại và graphite dẫn điện, vật liệu từ, enzyme và các vật liệu sinh học khác kể cả tinh thể lỏng.

Mẫu in bằng carbon nanotube đơn lớp

Vật liệu nano truyền thống và mực in phun ngày càng được sử dụng trong in bảo mật, nhãn bảo vệ, và với mục đích chống hàng giả – đây là một trong những thị trường chính của công nghệ nano trong in ấn.

Vật liệu phát sáng sử dụng trong in bảo mật ( bởi Tran Kim Anh, Dinh Xuan Loc, Tran Thu Huong, Nguyen Vu, Le Quoc Minh International Journal of Nanotechnology (IJNT), Vol. 8, No. 3/4/5, 2011)

Derek Illsley, nhà khoa học đầu ngành của Sun Chemical ở Anh, cung cấp chi tiết tại hội nghị NanoCentral về các nanocomposite bị bong tróc của silicate trong dung dịch polymer có thể được in như lớp phủ bảo vệ cho các sản phẩm như thực phẩm. Công ty phát biểu rằng nó có mức độ thấm khí oxy thấp hơn so với bao bì sử dụng vật liệu cản khí thông thường.

Khả năng chống thấm

“Lớp coating composite cản oxy có thể phủ lên bao bì bảo vệ với tính chất cản khí tuyệt vời”, ông Illsley nói. “Các lớp phủ có thể sử dụng bởi các phương pháp in truyền thống”.

Các nhà cung cấp và phát triển các công nghệ nano có khả năng in châu Âu đang tăng cường giám sát các động thái từ phía các nhà lãnh đạo các cấp độ trong nước và châu lục. Một vấn đề đối với các nhà làm luật là thiếu một định nghĩa rõ ràng về sự khác nhau giữa vật liệu nano sản xuất nhân tạo với các hạt nano từ thiên nhiên xung quanh.