I naturen, färger spelar en viktig roll i beteenden som pollinering, signalering för parning och försvar mot rovdjur. Färger är också en viktig faktor i vetenskaplig forskning som kan utgöra grunden för nya trycknings- och anti-förfalskningstillämpningar.

Det är i denna ansökan som forskare från University of Akrons (UA) polymerprogram undersöker. Polymervetenskap doktorander Mario Echeverri och Anvay Patil, och Dr Ali Dhinojwala, HA. Morton professor i polymervetenskap, tillsammans med forskare vid Northwestern University och Gent University i Belgien, skrev en forskningsartikel, "Skriva ut ett brett spektrum av mättade strukturella färger med binära blandningar, Med applikationer inom förfalskning, " nyligen publicerad i American Chemical Societys tidskrift Tillämpade material och gränssnitt .

Utforska strukturella färger

Strukturella färger är färger som reflekteras när mikroskopiska ytor stör synligt ljus. På påfågeln, till exempel, stjärtfjädrar har brunt pigment, eller melanin, men deras mikroskopiska struktur gör att de reflekterar de bländande färgerna vi vanligtvis ser hos påfåglar – blå, grönt och turkos.

Nuvarande tryckteknik använder pigmentfärger som är sammansatta av giftiga metall- eller organiskt baserade pigment som är känsliga för nedbrytning och blekning över tiden. Forskarna har använt en mångsidig teknik för att modifiera substratytor som gör att de kan skriva ut färger på olika ytor inklusive metaller, plast, trä, papper och tyger.

I deras studie, forskarna föreslog strukturell färgutskrift med enbart binära blandningar av partiklar för att producera ett brett spektrum av mättade strukturella färger. Väsentligen, genom att blanda olika stora partiklar som sand (kiseldioxid) och melanin (en syntetisk mimik) i olika mängder, forskarna kunde producera livfulla färger, allt från blått till rött, som liknar vad människor kan observera i fågelfjädrar.

Forskarna har visat att synligheten av färgerna kan ändras genom att ändra färgen på bakgrundsytan, en egenskap som är mycket önskvärd för tillämpningar mot varumärkesförfalskning.

Enligt forskarna, metodiken revolutionerar den nuvarande trycktekniken genom att göra det möjligt för dem att skriva ut ljusa, långvariga och icke blekande färger, vilket bara var en föreställning vid en tidpunkt. Enkelheten i detta tillvägagångssätt öppnar en väg för enkel uppskalning, som bläckstråleutskrift, och insikter i anti-förfalskningstillämpningar, som visades i studien.

Forskningsansökningar

Forskarnas metodik är fördelaktig jämfört med nuvarande föreslagna strukturella färgutskriftstekniker. Till exempel, den kallplasmametodik som presenteras i deras studie har inte använts tidigare i samband med denna ansökan. Det har flera fördelar:

• Det eliminerar behovet av högkoncentrerade partikelsuspensioner eller kemiska tillsatser för att undvika kafferingeffekt som är skadlig för utskriftskvaliteten.
• Denna teknik kan förändra ytorna på en mängd olika material som papper, tyg, metaller, oorganiska ämnen, och polymerer, utan att tillgripa våta behandlingar.
• Det underlättar självmontering av partikelblandningar för att generera strukturella färger.

Nästa fas i denna forskning skulle vara att skala upp verksamheten genom att testa systemet med kommersiella bläckstråleskrivare för att möjliggöra generering av komplexa/komplicerade mönster och design. Således, de industrier som skulle vara direkt intresserade av denna föreslagna forskning inkluderar bläckstråleutskrift, måla, bläck, kosmetika, textilier och plaster.