日本京都大学的科研人员开发出一种无颜料印刷

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摘要:日本京都大学的科研人员开发出一种无颜料印刷技术,通过控制聚合物内部的应力开裂形成的微纤维化来产生可视效果,并利用该项技术制作出幅宽只有1mm的日本著名画家葛饰北斋的名

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日本京都大学的科研人员开发出一种无颜料印刷技术,通过控制聚合物内部的应力开裂形成的微纤维化来产生可视效果,并利用该项技术制作出幅宽只有1mm的日本著名画家葛饰北斋的名画《神奈川冲浪里》。

据日本共同社6月21日报道,日本京都大学iCeMS的团队在19日的英国科学杂志《自然》上发表成果称,已研发出可人工呈现各种颜色、不使用墨水就能描绘高清图案等的技术。

科研人员发现当聚合物薄膜在应力作用下发生延伸时,会经历一种称为应力开裂的过程,此过程中形成的微纤维和空腔会薄膜产生结构色,范围可覆盖整个可见光谱。京都大学的科研人员开发了一种称为有组织应力微纤化(Organized Stress Microfibrillation )的工艺,通过驻波光学器件在聚合物薄膜指定位置产生周期性应力场(可控制在亚微米尺度),来控制聚合物薄膜中微纤维和空腔的形成,使其呈现出不同的结构色。科研人员称,通过进一步使用标准的光刻和掩模工具,这种有组织的应力微纤维化工艺可以发展成为一种无墨、大规模的彩色印刷工艺,成像分辨率可高达14000dpi。该项技术可用于许多常用的聚合物,如聚苯乙烯和聚碳酸酯等。相关论文《Structural colour using organized microfibrillation in glassy polymer films》已在Nature期刊上发表。

新萄京娱乐网址2492777,该技术采用与孔雀羽毛及热带鱼因光反射呈现鲜艳色彩相同的原理,特点是不使用墨水,环保且不褪色。

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聚合物中应力热点的微腔和微纤维的形成通常是不可取的,是材料失效的原因之一。这种类型的应力裂纹是由溶剂加速的,这种溶剂通常很弱,不会大量溶解聚合物,但它渗透和塑化聚合物,以促进腔和微纤维形成过程。在此,我们展示了聚合物薄膜中的微细纤维和空腔的形成是可以被控制和利用的,利用驻波光学来设计在Film 4内的周期应力场。然后我们可以用弱溶剂发展周期应力场,形成空腔和微纤维填充聚合物的交替层,我们称之为有组织的应力微纤颤。这些多层多孔结构在整个可见光谱中呈现结构色彩,其色彩可以通过改变薄膜的温度和溶剂条件来调节。通过进一步使用标准的平版印刷和掩蔽工具,有组织的应力微纤颤过程成为一种无墨、大规模的彩色印刷过程,在一些灵活透明的表格上产生分辨率高达每英寸14,000点的图像。

该团队注意到,众多小分子结合形成的聚合物若受压后结构发生变化,就可反射特定颜色从而显色。团队用光照射聚合物,人为使其结构发生变化,再用溶剂固定,便可显示红绿蓝等多种可见光的颜色。

利用这一方法,团队制作了约1平方毫米大小的高清浮世绘和名画。据称该技术还有望实现多种应用,如使纸币具备难以模仿的特定显色功能以防止伪造等。团队成员材料科学教授Easan Sivaniah表示:“该技术可谓是最先进的调色板。大概会给产业界造成巨大影响吧。”

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