都知道印刷行業(yè)是需要跟顏料打交道的，那么不需要顏料的印刷你知道嗎？近日，京都大學(xué) Pureosity 團隊利用：蝴蝶的翅膀和一些鳥(niǎo)類(lèi)的羽毛呈現出美麗的色澤，來(lái)自于物體表面結構和光線(xiàn)之間的相互作用，這一原理，研發(fā)出了新型無(wú)墨彩色印刷技術(shù)，登上 《Nature》 期刊。
人類(lèi)有追求藝術(shù)的天性。但自古以來(lái)，繪畫(huà)創(chuàng )作受制于相同的局限：對墨水顏料的依賴(lài)。大自然不用油墨同樣可以產(chǎn)生出繽紛色彩，例如蝴蝶的翅膀、雄孔雀壯麗的尾羽和其他一些有虹彩效應的鳥(niǎo)羽。這是物體表面結構和光線(xiàn)之間的相互作用所產(chǎn)生的色彩現象，被稱(chēng)之為“結構色彩（Structural Colour）”。
近日，京都大學(xué) Pureosity 團隊研發(fā)出“組織性微纖維化（Organized Microfilbrillation, OM）”技術(shù)，即通過(guò)控制材料承受應力時(shí)所產(chǎn)生的“裂紋（craze）”，從而實(shí)現結構色彩，并應用于彩色印刷。這種技術(shù)的研發(fā)，將擺脫印刷對墨水顏料的依賴(lài)。相關(guān)研究成果于 2019 年 6 月 20 日發(fā)表在 Nature 雜志， 論文的作者中，秦德韜和蔣涵東來(lái)自中國。
1.控制材料裂紋
研究團隊通過(guò)控制應力場(chǎng)從而在聚合物內形成裂紋并進(jìn)一步控制裂紋的結構。在光敏聚合物薄膜中引入光學(xué)“駐波”，聚合物分子會(huì )產(chǎn)生選擇性分層交聯(lián)。交聯(lián)層和非交聯(lián)層交替排列，并且，它們之間會(huì )產(chǎn)生應力作用。將此薄膜置于相應的溶劑中，非交聯(lián)層會(huì )在亞微米尺度產(chǎn)生細小的纖維以釋放應力。這將使薄膜在厚度方向形成致密層和微孔層（纖維層）的交替性周期排列。而每個(gè)致密層會(huì )對入射光線(xiàn)產(chǎn)生反射，這些周期性放射光線(xiàn)的干涉效應會(huì )產(chǎn)生結構色彩。該技術(shù)被命名為“組織性微纖維化（Organized Microfibrillation, OM）”。研究進(jìn)一步發(fā)現，微纖維的結構與溶劑的類(lèi)型、溫度和浸潤時(shí)間等有密切關(guān)系。
2.實(shí)現并調控結構色彩
OM 技術(shù)通過(guò)光學(xué)駐波對聚合物薄膜引入應力場(chǎng)。研究證實(shí)微孔層（纖維層）的層數會(huì )隨著(zhù)薄膜初始厚度的增加而增加，且層數增加的規律完全吻合光學(xué)駐波周 期。此外，可以通過(guò)光敏聚合物的分子量和駐波的波長(cháng)對結構色彩產(chǎn)生聯(lián)合控制， 從而實(shí)現色彩范圍覆蓋整個(gè)可見(jiàn)光光譜，由藍到紅。
更為可貴的是，OM 技術(shù)具備普適性。研究表明該技術(shù)適用于多種塑性高分子， 包括聚聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯和聚砜。并且在這些聚合物中， 都實(shí)現了對結構色彩的調控。
3.無(wú)墨高分辨率彩色印刷
OM 技術(shù)可以在多種柔性和透明的基底上實(shí)現大規模無(wú)墨彩色印刷。以《蒙娜麗莎》、《戴珍珠耳環(huán)的少女》等西方經(jīng)典油畫(huà)作品為藍本，OM 技術(shù)可以在毫米級 別清晰地打印出相應的藝術(shù)圖案。超高分辨率是該技術(shù)的一大優(yōu)勢：研究證實(shí) OM 無(wú)墨彩印分辨率可達到每英寸 14000 點(diǎn)數。而傳統噴墨彩印技術(shù)，分辨率通常僅為每英寸 600 點(diǎn)數。研究團隊認為，未來(lái)可以在鈔票防偽，產(chǎn)品包裝，健康保健等眾多領(lǐng)域進(jìn)一步應用和拓展 OM 技術(shù)。
