В Университете Кобе изобрели струйную печать структурными чернилами. Поскольку полученные изображения нанесены не красками — они не выцветают в принципе.
На свету обычные пигменты, особенно применяемые для струйной печати, подвержены деградации. Альтернатива в виде структурных чернил до сих пор оставалась сугубо теоретической — никому не удавалось ими ничего напечатать.
Структурный цвет возникает по совершенно другому принципу. Такие чернила состоят из кремниевых наносфер с эффектом рассеяния Ми. В зависимости от размера частиц — от 100 до 200 нм — рассеивается свет с разной длиной волны.
Долгое время инженер-материаловед Сугимото Хироси пытался «приручить» непокорные чернила с удивительными свойствами. «Мы хотели создать материал с структурным цветом, который можно было бы обрабатывать так же, как обычные чернила или краски», — говорит он.
Одним из основных затруднений было то, что при высыхании растворителя наносферы слипались, что сильно меняло взаимодействие материала со светом и ухудшало цветопередачу. Эту проблему решили, покрыв каждый кристалл оболочкой из диоксида кремния, свойства которой не вызывают преломления света на границе с окружающей смолой. По сути, между кристаллами создали прозрачный «бампер».
Эксперименты проводились на серийно выпускаемом лабораторном принтере Microjet LaboJet-600 с пьезоголовкой. Результаты испытаний опубликованы в журнале Advanced Materials. Для новой технологии они превосходные: печать оказалась возможной и на плоской ПЭТ-пленке, на трехмерной металлическую поверхности, при этом получены яркие изображения с разрешением от 250 до 125 точек на дюйм.
«Я очень рад, что создание суспензии на основе кремниевых наносфер, совместимой со струйной печатью, наконец-то позволяет осуществлять полноцветную печать без использования пигментов или красителей», — признается Сугимото.
Из-за особенностей структурного цвета отпечатки на ПЭТ-пленке выглядят по-разному на просвет и при взгляде сверху, когда свет отражается от них. Этот эффект позволяет добиться трюка, невозможно с обычными красками: помимо того, что цвета различаются, изображения могут быть одновременно яркими в отраженном свете и при этом прозрачными на просвет.
«Для обычных красителей эти два свойства обычно считаются взаимоисключающими», — отмечает исследователь.
Если нанести такое изображение на монитор, оно станет практически незаметным при включенном дисплее, но будет хорошо видно, когда питание выключено. Это открывает возможность создания информационных дисплеев с нулевым энергопотреблением. Еще одно возможное применение — технологии защиты от подделок.
В планах изобретателей — расширение цветовой гаммы. Для коммерциализации технологии создан стартап, Сугимото привлек около 300 миллионов йен (примерно $2 млн) финансирования.
Морские слизни оказались живыми «экранами» с пиксельной окраской
Химики разработали самую белую краску из когда-либо существовавших
Подписывайтесь и читайте «Науку» в MAX