不用颜料，如何画出比芝麻还小的《蒙娜丽莎》？

印刷过程包括制备感光聚合物薄膜，然后将光学“驻波”引入薄膜中，从而将能量施加到材料层上。 然后薄膜上交替排列有获得能量的“交联层”和没有能量的“非交联层”，从而在交联层之间产生应力。 将薄膜放入相应的溶剂中，非交联层会生成细小的纤维来释放应力，并形成可以干扰光的层状结构。

以《蒙娜丽莎》为例，“打印纸”是硅片，“墨水”是聚苯乙烯。 “印刷”过程需要先将感光聚合物溶液涂在硅片上形成薄膜，然后将薄膜放入微LED仪器中进行交联（微LED是一种光学仪器，上面有数千个小型LED）灯，每个LED灯可以独立开关）。

iCeMS 的研究人员正在洁净室中操作微型 LED。 图片来源：iCeMS

在交联之前，研究人员会在电脑中将蒙娜丽莎的网图片转换成CAD图片格式，通过微型LED读取CAD格式，并控制每个小灯的明暗（例如蒙娜丽莎的脸）蒙娜丽莎的脸是有颜色的，所以蒙娜丽莎脸部上方的小LED灯是交联的；而她的头发是黑色的，所以头发上方的小LED灯是关闭的，这部分胶片是没有交联的）。

《蒙娜丽莎》图像转换为 CAD 格式图。 图片来源：参考文献[1]

将交联薄膜在溶剂中浸泡一段时间，薄膜交联部分的应力在溶剂中释放，形成层状结构，未交联部分没有层状结构，这样图案可以出现。

这一发现被称为“有组织的微纤维化”（OM），其颜色范围涵盖从蓝色到红色的整个可见光谱。 从此，一种革命性的新“调色板”诞生了。 使用OM无墨打印，打印不再受墨水和颜料的限制。

使用不同分子量的聚苯乙烯和不同波长的交联照射光可以获得多种颜色。 图片来源：参考文献[1]

无墨打印不仅仅是节省墨水那么简单

与传统印刷相比，这种无墨印刷技术实现了许多新的突破。 例如，它打印的图案分辨率可以高达每英寸14,000点，这意味着每英寸（2.54毫米）的长度上放置了14,000个墨点。 目前喷墨打印机理论上能达到的极限是4800点，但如果真的用这个规格在普通纸张上打印，纸张会吸收过多的墨水，墨水会结块在一起。

采用OM无墨技术，可打印亚毫米级高清艺术图案。 你见过蒙娜丽莎的微笑吗？ 图片来源：iCeMS

同时，这种印刷技术有着广泛的应用范围。 京都大学研究人员证明，这种无墨印刷技术适用于多种常用聚合物（如聚苯乙烯和聚碳酸酯），可用于各种饮料瓶、食品和药品塑料包装； 在透明玻璃材料上打印。 该技网术可用于创建类似水印的安全标签，以显示产品是否已被打开或篡改，或在塑料钞票上创建防伪图案。

显微镜下OM印刷呈现的多层微孔结构。 图片来源：参考文献[1]

另外，通过显微镜观察可以发现，该技术打印的聚合物是多层微孔结构。 这种结构允许液体或气体在其内部流动和流通，同时网状结构透气且网耐磨。 或许可以制造出一种灵活的“流体电路板”，可以放置在人体皮肤表面或隐形眼镜内部。 当皮肤或眼睛的分泌物流入电路板的微孔时，多层结构的物理性能会发生变化。 通过分析这些物理特性，可以采集与人体相关的生物医学信息，然后通过信号传输上传到云端数据空间或及时。 医护人员。

论文第一作者伊藤慎洋表示，这一突破性研究未来可以扩展到多个基础科学领域。 “我们已经证明，我们可以通过控制亚微米尺度的应力来控制聚合物的结构。” “而且我们知道，金属和陶瓷在受到应力时也会形成裂纹。如果未来能够使用类似的方法来实现这些材料中裂纹形成的控制，那将同样令人兴奋。”

排版：宁印