油墨印刷现如今存在于我们生活的各个方面，比如在某个下午，打印机运行中，新鲜的油墨味儿也会呛鼻而来。这种会令一部分人着迷的“油墨味”，实际上其中常使用乙醇、异丙醇、丁醇、丙醇、丁酮、醋酸乙酯、醋酸丁酯、甲苯等有机溶剂，虽然这些有机溶剂干燥后绝大部分都会消除，但是残留部分仍会对人体造成危害。

从健康需求、环保需求来说，国家正在通过一系列政策调控印刷业造成的污染；从产品角度来说，人们日益增长的审美需求，产品外观对消费者的吸引力，升级产品包装成为企业的刚需。无油墨印刷中应用的激光与光学技术，能够满足这些需求。

激光全息技术

激光全息技术已成为一种防伪及提高印刷包装产品档次的方式。早在2000年11月，由上海市科委主持的“无油墨印刷包装材料激光全息制版系统开发”项目就已通过鉴定。

该项目中涉及的无油墨印刷包装材料，是采用模压的方法将模板上的激光全息图像压印到塑料薄膜或其他载体上的一种新型包装材料。应用于印刷包装行业的激光全息图像通常采用计算机控制像素全息光刻制版。它有独特的原版形成过程、不同的表观和显著的动感，可以在任何光源和观察条件下，360°视角范围内可视，并且可以组合不同的动感图案、动感效果和加密方案。

上述激光动感全息其实是一种特殊的光学图像由一些极小的点阵组成，每个点都包含微细的衍射光栅，能够将光线不同颜色分解并显示出来。通过无油墨印刷包装材料激光制版系统制作好图像，以浮雕的方式记录在记录板上。利用干涉原理形成浮雕图案的光刻胶记录母版，经过显影、化学镀银、电铸等一系列工艺，形成金属母版，模压工作板，再经过热压印，真空镀膜等工序，最后完成全息模压制品，可用于包装、装饰、装潢行业。

动态微纳结构技术

微纳米技术的发展，催生了新的颜色调控方法，由结构引起的颜色效应引起了科学家的关注，最为显著的例子是对昆虫翅膀的研究。结构色又称物理色，是指一种由光的波长引发的光泽。是由于昆虫体壁上有极薄的蜡层、刻点、沟缝或鳞片等细微结构，使光波发生折射、漫反射、衍射或干涉而产生的各种颜色。我们看到的自然界许多昆虫五颜六色的颜色，就是因为生物体表面有各种不同的微纳结构。

图片来源：网络

Ghifadella等在扫描电子显微镜下观察蝴蝶的翅膀，发现蝴蝶翅膀的颜色是由光与其精细的周期性结构阵列的相互作用而产生的；

Vorobyev等采用飞秒脉冲激光照射金属表面，在金属表面烧蚀出微纳结构实现了金属表面的无颜料显色；

Huang等利用蝴蝶翅膀表面天然的二维有序微纳阵列结构作为模板，制备了中空的氧化铝复本，并且通过精确控制复本中氧化铝覆盖层的厚度获取了不同的颜色；

Hu等在数十纳米厚度的银膜上刻蚀出不同周期的亚波长光栅，制备出利用等离子激元效应的颜色滤波器。

以上这些研究通过微纳米结构成功实现颜色调控，但还存在呈色色域狭窄、颜色质量不高、一种尺寸的微纳结构只能对应一种特定的颜色等局限性。浙江大学光电信息工程学系与中国计量学院光电科技学院的研究人员针对这些局限性，展开利用动态微纳结构调控颜色方法的仿真研究。

该研究提出一种通过微结构动态变化实现颜色动态调控的新方法，结合微纳米结构阵列制备技术和功能材料薄膜制备技术，设计在具有较高深宽比的微结构阵列中填充一定厚度的 功能材料薄膜，通过实时控制功能材料的外部电压，精确控制其伸长量，以实现在同一器件表面不同预期颜色的呈现和切换，如下图所示。

图片来源：《利用动态微纳结构调控颜色方法的仿真研究 》

该研究提出的颜色调控方法，为研制动态颜色调控微器件提供了理论基础，可在无油墨印刷、彩色显示领域获得应用。

相比于传统着色与显色方法，利用光学技术实现颜色呈现和切换，不仅安全环保，还能使得颜色、图案的呈现更加绚烂立体，激光、光学技术在无油墨印刷领域的应用有望实现社会效益和经济效益的结合。

参考文献：

1、姜兆华,沈冠群,张伟,吴宾初,李鉴煌,蔡康泽 无油墨印刷包装材料激光制版的研究[J]. 应用激光, 2004, 24(4): 210～212

2、史斌,赵向东,祝念,胡晓琳,孙理斌,王旭龙琦,张冬仙 利用动态微纳结构调控颜色方法的仿真研究[J]. 光谱学与光谱分析, 2015, 35(6): 1469～1473

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