絹印（Screen Printing），又稱孔版印刷、網版印刷、絲網印刷等，是一種古老但仍然廣泛應用的印刷技術。傳統的絹印，分為制版和印刷兩部。制版過程是在以絲或尼龍織成網屏（screen）的四方框架上，以手工繪畫或感光方法，用光敏乳膠（emulsion）把印紋以外的網目完全封閉，而形成鏤空的孔版。印刷時，印墨（ink）受刮刀（squeegee）的刮壓，就會通過印紋部分的綱目而到達被印物上。
圖一：絹印步驟示意圖（上），絹印刮壓過程（中），常見絹印印刷品（下）
絹印原理簡明成本低廉，制版容易，印刷速度較快，且設備和印刷物可大可小，但是印刷品的分辨率不高。曾被廣泛用于印刷電影海報、商品包裝等，至今仍然在個性體恤衫制作、藝術版畫等領域占有很重要的位置。
除了這些視覺領域，由于絹印的許多優秀特點，近些年來科研和工業界一直嘗試將其改良，提高其分辨率，以便用于更多生產領域，諸如印刷電路板（PCB）。根據絹印的原理，其能達到的最大的分辨率不可超過所用絲網的目數（mesh number），同時也受到感光模板、光敏乳膠、印墨和被印物的限制。
為了改進絹印技術，加拿大女王大學劉國軍教授團隊提出的設計思路，包括其中兩個環節的改進：
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1. 選用親水性的超精細電紡絲織物（~200 納米）作為“絲網”，絲與絲交疊形成的空隙平均約5微米，遠小于目前商用絲網的孔徑。
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2. 用含有光交聯和疏水成分的納米尺寸的高分子膠束（~20 納米）代替“感光乳液”。
圖二：劉國軍教授團隊使用電紡絲織物和納米膠束改良絹印技術示意圖。
首先，將含有環氧基團的聚甲基丙烯酸縮水甘油酯（PGMA）和交聯劑作為前驅物，用電紡絲的手段紡成織物 （mat）（圖二 1）。這樣的織物在熱交聯后表面富含羥基，非常親水。同時，將聚二甲基硅氧烷（PDMS）和含肉桂酸成分的聚丙烯酸（PCEA）共聚物，在溶液中自組裝成納米膠束。
然后，將納米膠束附著于織物絲表面，形成單分子刷狀層（圖二 3），并在激光打印的光交聯模板（mask）遮擋下使用UV光交聯（圖二 4）。模板上無色的區域被UV光透過，將PCEA交聯，PDMS就被固定在織物表面，形成超疏水的區域。而模板上黑色圖案的區域，UV無法通過，被遮蓋的區域未被交聯。上面的疏水共聚物將被溶劑洗去（圖二 5），最終變成親水的圖案。這樣經過處理過的電紡絲織物就形成制版完成的“絲網”。
最后，只需將水性印墨置于“絲網”上，便可見親水/疏水的區域形成的圖案（圖二 5，圖三）。而此圖案最終被印制在紙張上（圖二 6）。
所得到結果顯而易見。在激光打印機打印出的光交聯模板（圖四 a）向“絲網”制版的過程中，幾乎沒有清晰度損失。所制出的“絲網”版精確還原了模板的細節，包括打印機在10號字體“i”字母頂部的打印缺陷也原樣重現（圖四 b）。而重現此處缺陷，所需的分辨率小于30微米。而從下至上的字體分別為10、7.5、5、4號字，也都在“絲網”精確重現。將文字印刷到普通打印紙后（圖四 c），所印圖案雖有細節損失，但依然清晰可見。所損失的細節主要來自于未優化的印墨和紙張的粗糙度。與此作為對比的，傳統絹印技術印制的圖案（圖四d）在10號字體處尚可辨認，小于5號的字體也幾乎無法辨認。
圖四：所用的光交聯模板（a，e），本工作中制作的高清晰“絲網”制版（b，f），本工作中在紙面印制的圖案（c），使用傳統絹印印制的圖案（d）
除了印刷可視圖案，他們也嘗試了使用該技術印刷水性導電墨水。所采用的墨水是10納米左右的銀納米粒子，在打印紙上印出設計出的電路圖案（圖五b）。另一方面，電紡絲織物本身也可以作為柔性電路板的載體。在制版后，直接將商用的炭黑基水性導電墨水（Bare Electric Paint）稀釋后，裝載到電紡絲“絲網”上，可組裝出驅動LED發光的電路（圖五 c）。他們團隊認為這樣的技術和設計思路，或可運用到目前熱門的柔性電路、可穿戴設備中，因為這樣的“絲網”本身也是可穿戴的無紡織物。
圖五: 電紡絲“絲網”用于導電油墨的印刷（a，b），柔性電路（c），和微流體診斷（d，e）
除此之外，他們也在電紡絲織物上，制成具有微流體性能的圖案。他們用pH指示劑和銀鏡反應（圖五d e）證明了這樣的性能。并指出該項技術除了用于改良絹印技術，也具有在微流體、診斷等領域的開發潛力。
這一研究，利用光交聯技術和疏水納米膠束，在超精細的電紡絲織物上形成高分辨的圖案。這樣的織物具有多方面的應用前景：可用于提高絹印技術的分辨率、可印刷導電墨水、可制作柔性電路和微流體器件。相關工作發表于Journal of Materials Chemistry C （DOI: 10.1039/C7TC05197B）。其部分前期工作發表于Journal of Materials Chemistry A （DOI: 10.1039/C4TA00714J）。
論文鏈接：
http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2017/tc/c7tc05197b#!divAbstract
http://pubs.rsc.org/is/content/articlelanding/2014/ta/c4ta00714j#!divAbstract
