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用无色“纸墨”,造出“时间调色盘” | 科技前线
2025-03-25 07:32  浏览:561  搜索引擎搜索“手机展会网”
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一棵正在“生长的苹果树”,随着温度的微妙变化,树干、树叶、果实依次呈现不同色彩,如同一幅精美画卷,仿佛自然生长出来的……这不是“魔法”,是科研人员精准控制颜色变化的结果。

中国科学院理化技术研究所王京霞团队,利用三种液晶墨水的温度响应差异,通过喷墨打印分层印刷策略,实现了可感知温度的动态视觉显示效果。该研究为复杂动态图案的可编程化与多维光学加密,提供了新的技术路径。

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▲多层级动态图案“生长的苹果树”

01

控制复杂多色图案

动态颜色控制,是生物体通过适应环境变化的一种重要机制。如何实现对复杂的多色图案进行控制,仍然是该领域亟待解决的关键问题。

研究团队寻找到了三种液晶分子墨水——4-氰基-4'-戊基联苯(5CB)、4-氰基-4'-己基联苯(6CB)和4-氰基-4'-辛基联苯(8CB)。这三种墨水的粘度和相态的温度响应,有较大差异。

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▲三种液晶分子墨水的扩散机制

这些液晶墨水通过喷墨打印分层印刷策略,应用于蓝相液晶手性光子薄膜上,使得构筑在薄膜上的图案在不同温度下能够按区域依次显色。

这种方式就像为图案的不同部位安装了智能温控开关,从而实现了可感知温度的动态视觉显示效果。

研究团队发现,5CB墨水粘度最低,能在30分钟内完成从红到蓝的快速变色;而8CB墨水由于粘度较高,需要3小时才能展现完整的色彩变化。这种差异化的响应特性,成为操控图案动态变化的关键。

02

给信息安装

“时间加密锁”

这项技术不仅限于色彩变化,还可用于信息加密。

该研究团队设计了一种双层防伪二维码,其中上层二维码由5CB和6CB墨水打印,底层二维码采用8CB墨水构建。在30℃下,5CB和6CB迅速扩散,形成二维码1,但8CB仍保持无色;当温度升高至40℃,8CB才逐渐显色,二维码2才会完整显现。

▲研究团队设计的双重信息嵌套二维码

这种依赖温度变化的动态加密方式,为传统防伪标签引入了时间维度的安全性。即便伪造者成功复制了图案形态,他们仍无法模仿其特定温度触发的动态响应,从而极大提高了信息安全性。

03

应用前景广阔

这种动态色彩变化,得益于蓝相液晶独特的三维螺旋超结构,和多种无色液晶墨水的扩散相互作用,能够对环境温度敏感,从而调整光反射波长,使印刷图案呈现精准的颜色渐变。

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▲多层级动态图案“花鸟画”

基于此,研究团队还与植物、艺术等领域结合,构建了包括上述“变色的苹果树”、动态花鸟画等多层级动态图案。

该研究团队用5CB勾勒飞鸟,6CB绘制花卉,8CB点缀枝叶。在25℃常温下,画面呈现静谧的单一色调,随着温度梯度增加,飞鸟羽翼渐现金黄,花朵次第绽放嫣红,叶片在墨绿与青蓝间流转。这种基于科学原理的色彩变化,赋予了传统绘画崭新的生命力。

从动态显示到防伪加密,再到艺术创新,这项研究有望在未来的智能包装、交互式显示和高安全防伪等诸多领域得到应用。

来源:中国科学院理化技术研究所

责任编辑:宋同舟


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