浙江大学谢涛教授课题组提出一种在塑料制品中精确 '编码' 的方法, 通过数字化调控塑料制品内部 '应力' , 植入精致的 '隐形' 图案, 实现信息的隐形存储. 相关论文日前在线发表于《自然通讯》杂志.
论文第一作者, 浙江大学博士生张国高向记者展示了几张硬币大小的透明塑料片, 在偏振镜片下, 这些透明塑料片清晰呈现出二维码, 彩色的蝴蝶, 蒙娜丽莎肖像等图案.
'我们并没有在材料里加入颜料, 也没有改变材料表面的微观结构, 有图案是因为应力. ' 张国高说, 应力由工艺原因带入, 在塑料制品中是一种不可避免的普遍存在, 日后会以翘曲, 变形, 甚至开裂的形式释放出来, 这也是塑料制品不耐用的原因之一.
因为应力的存在, 透明材料内部各个方向上的折射率不同. 在偏振镜片下, 塑料制品内部会表现出斑斓的色彩.
课题组找到了一种数字化控制应力的方法. 研究人员首先在60摄氏度左右均匀拉伸一张高分子塑料膜来储存应力, 之后用激光打印机在高分子膜上打印出不同灰度的图案, 并用红外光照射, 在素色底片上定点 '消除' 应力. 温度的差异, 让每个像素点应力的释放程度有所不同, 于是应力呈现出精细的梯度变化. 这样一来, 图案就从灰度 '转码' 为应力分布, 进而在材料中形成预设的 '隐形' 图案.
'在材料中, 应力通常是被动引入的, 不可控的一种因素. 而我们把这种力控制起来, 进行 '编码' 操作, 去产生更多的功能. ' 谢涛说, 第一个可见的应用, 就是实现信息的隐形存储. '只有借助于偏振镜片, 我们才能看见材料存储的图案. '
张国高认为, 应力与材料的光学性能, 电学性能与结构等都存在关联. 通过 '编码' 应力, 可编程塑料将展现更多的功能. '例如, 现在所有的3D打印都是从液体材料到固体, 我们的方法提供了一种从固体到固体的可能性. '