无墨印刷新技术：创造世界最小浮世绘！

导读

据日本京都大学官网近日报道，该校研究人员采用全新的无墨技术制作出世界上最小的“浮世绘”，这项技术有望彻底革新我们的印刷方式。

背景

葛饰北斋（1760年-1849年）是日本艺术界的泰斗，如同西方的达芬奇、梵高和伦勃朗一样，在他的祖国非常受人尊崇。在他所有的名作中，《神奈川冲浪里》是其艺术天才最好的证明。

（图片来源：维基百科）

人类的境况需要艺术来表达。在葛饰北斋拿起木版和画刀之前约三万八千年，印尼婆罗洲东加里曼丹省的一个称为“Lubang Jeriji Saléh”的洞穴中，一位居民用赭石在洞壁上画了一幅野牛的图案，创作出了世界上目前已知最早的具象绘画。

（图片来源：维基百科）

此后的艺术家，从上古石器时代到19世纪的日本再到如今的街头艺术家，都有着一个共同的依赖：颜料。

（图片来源：维基百科）

创新

近日，日本京都大学（Kyoto University）的研究团队创造出世界最小的《神奈川冲浪里》作品，宽度仅为1毫米。更重要的是，他们还做到了葛饰北斋大师也无法做到的事情。他们没用颜料就创作出了这幅作品。换句话说，这也是史上首次不用颜料就印刷出来的《神奈川冲浪里》作品。

（图片来源：京都大学iCeMS）

京都大学综合细胞材料科学研究所（iCeMS）的 Pureosity 研究小组开展了这项研究。相关论文发表在《自然（Nature）》期刊上。

技术

该研究小组领头人 Easan Sivaniah 教授解释道：“当聚合物受到应力（一种在分子水平上的‘伸展’）时，会经历一种称为‘龟裂（crazing）’的过程。该过程中，聚合物会形成微小、纤细的纤维，这种纤维也称为‘纤维丝’。这些纤维会引发强烈的视觉效应。比如，当无聊的小学生将一把透明的尺子反复弯曲，直到塑料受拉伸后开始变模糊，形成一种不透明的白色时，他就会看到龟裂现象。”

陶瓷上出现裂纹的现象（图片来源：维基百科）

iCeMS 的研究人员明显地意识到，他们也能通过一种周期模式控制微小纤维丝的形成和组织的方式，即所谓的“组织化的微纤维颤动（OM）”，来控制光线散射，从而创造出跨越整个可见光谱的色彩，从蓝色到红色。一种全新、革命性的调色板就这样诞生了。印刷不再需要依赖于颜料。”

动物学家们对于这种非色素基的色彩现象早就熟悉了，他们称之为“结构性色彩”。大自然在蝴蝶绚丽的翅膀、雄孔雀华丽的羽毛以及其他色彩斑斓的鸟类身体上创造出的鲜艳色彩，正是这种结构性色彩。事实上，地球上某些色彩最艳丽的野生动物并没有色素沉着，而是依赖于光线与表面结构的相互作用，产生让人着迷的美丽色彩。

（图片来源：维基百科）

（图片来源：维基百科）

价值

OM 技术将带来一种无墨水的大规模彩色印刷工艺，该工艺将在一系列柔性且透明的介质上，生成分辨率达14000 dpi 的图像。这将为我们带来数不尽的应用，例如钞票防伪技术。但是，就像 Sivaniah 煞费苦心强调的那样，该技术的应用将远远超越传统的印刷理念。

（图片来源：京都大学iCeMS）

他表示：“OM 技术使我们能为各种气体与液体印刷多孔网络，使之不仅透气还适合穿戴。所以，例如在医疗与健康领域中，我们有可能将它合并到位于你的皮肤或者隐形眼镜上的某种柔性‘流体电路板’中，从而将必要的生物医学信息发送至云端，或者直接发送给你的医护专业人员。”

无论从字面意义还是从比喻意义上说，OM 都是一项灵活多用的技术。京都大学的研究人员已经证明，这项技术可应用到许多常用聚合物中，例如聚苯乙烯和聚碳酸酯。后者是一种在食品与药品包装领域广泛使用的塑料。所以，这项技术显然可以应用于食品与药品安全领域，通过创造出很像水印的安全标签，来保证产品没有被打开或者蓄意破坏过。

这篇论文的领导作者 Masateru Ito 认为，这项开创性的研究所提出的基本原理还将为我们带来更多精彩。他表示：“我们已经展示了应力能在亚微米长度尺度上受到控制，从而创造出受控结构。然而，它也有可能创造出受控功能。我们在聚合物中证明了这一点，并且我们知道，金属或者陶瓷也会产生裂纹。我们很兴奋地想知道，我们是否也可以在这些材料中操控裂纹。”

关键字

印刷、艺术、聚合物、柔性、防伪

参考资料

【1】Masateru M. Ito, Andrew H. Gibbons, Detao Qin, Daisuke Yamamoto, Handong Jiang, Daisuke Yamaguchi, Koichiro Tanaka & Easan Sivaniah (2019). Structural colour using organized microfibrillation in glassy polymer films. Nature, 570(7761), 363-367.

【2】https://www.kyoto-u.ac.jp/en/research/research_results/2019/190620_1.html

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