分類：投稿 作者：佚名 來源：網(wǎng)絡整理 發(fā)布時間：2022-12-28
打印機是目前難以被取代的辦公設備，但你知道它會造成許多環(huán)境問題嗎？生產(chǎn)顏料和油墨的化學工藝并不環(huán)保，大量彩印需要不停更換多個墨盒，許多墨盒還未被用盡就已躺在垃圾場。據(jù)統(tǒng)計，每年有 11 億個墨盒被丟棄，大概 450 年才會自然分解。一盒有殘墨的墨水平均污染 60 立方米的水源。
▲高級照片打印機會配備多個彩色墨盒. 圖片來自：Denisgomes印刷行業(yè)存在的諸多問題，鼓勵著研究人員發(fā)明其他方法創(chuàng)建彩色圖像。近日，中科院化學研究所的研究人員提出一種使用透明高分子墨水打印「全彩結構色圖像」的方法。該方法突破了我們對彩色印刷的固有認知，呈現(xiàn)不同顏色不再需要彩色墨水。結構色（structural color）又稱「物理色」，是由微觀物理結構與自然光之間的相互作用（如散射、干涉、衍射等）所產(chǎn)生的顏色，和「化學色」的顯色原理完全不同。絢爛的彩虹與肥皂泡、斑斕的孔雀羽毛和蝴蝶翅膀，這些在陽光下閃閃發(fā)亮的顏色，就是大自然中廣泛存在著的結構色。
▲圖片來自：Brocken Inaglory中科院研究人員基于結構色原理，對最常見的彩色打印機——噴墨打印機進行了改造。他們使用了一種在人眼看來透明的聚合物墨水，并用具有疏水表面的玻璃代替了容易吸收大多數(shù)液體的紙張。當水性墨滴落下時，它們會被玻璃排斥，進而形成類似「微型穹頂」的結構。利用液體的表面張力特性和玻璃的疏水作用，打印機可以創(chuàng)建不同大小和形狀的微型穹頂，每個微型穹頂反射不同波長的光，使人眼感知不同的顏色。將數(shù)千個圖像分組在一起，可以創(chuàng)建更大的全彩圖像，看起來就像彩色墨滴噴射到紙上一樣。
▲圖片來自：GIZMODO然而，這種效果僅在一側(cè)起作用，從另一側(cè)觀察玻璃片時，墨水依然是透明的，這其實很有用處。鳥類在穿過城市時面臨著很高的死亡率，紐約市每年有 9 萬至 23 萬只鳥類因窗戶碰撞而死亡，這些窗戶對于它們來說是不可見的。未來，整座摩天大樓都可以被這樣的玻璃片覆蓋，不論是大型廣告牌還是鳥類安全型窗戶，而內(nèi)部的視野不會被阻礙。
▲圖片來自：中國科學院化學研究所研究人員相信，通過對微型穹頂形狀和圖案結構的精準操作彩印包裝印刷，他們可以完全控制顏色的飽和度、亮度和其他方面。
▲這種新印刷方法具有高保真度. 圖片來自：GIZMODO這種新的結構色方法，既可以與現(xiàn)有的打印機兼容，還可能有助于降低印刷成本，因為它只需要單一墨水。此外，這些印刷品可以抵抗光的漂白，使用壽命比隨時間褪色的染料要長得多。只要微型穹頂結構沒有被破壞彩印包裝印刷，顏色總像初見一般鮮活飽和，因此是一種更加環(huán)保且穩(wěn)定的呈色方式。2015 年，密蘇里科技大學的研究人員也是根據(jù)結構色原理，創(chuàng)造了一種「無墨打印機」。他們使用激光在金屬材料上打出數(shù)千個小孔，以產(chǎn)生和蝴蝶翅膀相同效果的微觀結構，但只有金、綠、橙、青、洋紅和海軍藍等少量顏色能被顯現(xiàn)出來。
▲具有數(shù)千個微孔的薄夾層材料. 圖片來自：GIZMODO更重要的問題是，「無墨打印機」只能在微觀層面上工作，它使用了一種薄夾層材料——只有 170 納米厚，由兩層銀組成，中間是一層二氧化硅。這個全彩版的密蘇里科技大學標志，它的尺寸大約為十億分之一米。
▲圖片來自：GIZMODO不過，這臺「無墨打印機」本就「志不在打印」，而是選擇投身更精微的應用，例如創(chuàng)建肉眼不可見的高級安全標記以及實現(xiàn)新型的信息存儲。
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