从算力、数据到算法，产投研各方共同探讨加速AI医药落地的关键路径 -云谷创新讲座
06-18
打印机是目前很难替代的办公设备，但你知道它会造成很多环境问题吗？用于生产颜料和墨水的化学过程不环保。
大规模彩色打印需要更换多个墨盒。
许多墨盒在用完之前就被扔进了垃圾填埋场。
据统计，每年有11亿个墨盒被丢弃，它们需要大约几年的时间才能自然分解。
一盒残留墨水的墨水平均污染60立方米的水。
▲ 高级照片打印机将配备多种彩色墨盒。
图片来自：Denisgomes 印刷行业的许多问题鼓励研究人员发明其他方法来创建彩色图像。
近日，中国科学院化学研究所的研究人员提出了一种利用透明聚合物墨水打印“全彩结构色图像”的方法。
这种方法突破了我们对彩色印刷的固有认识，不再需要彩色墨水来呈现不同的颜色。
结构色又称“物理色”，是微观物理结构与自然光相互作用（如散射、干涉、衍射等）而产生的颜色。
它与“化学显色”的显色原理完全不同。
绚丽的彩虹和肥皂泡，色彩缤纷的孔雀羽毛和蝴蝶翅膀，这些在阳光下闪闪发光的颜色是自然界中广泛存在的结构色。
▲ 图片来自：Brocken Inaglory 中国科学院的研究人员根据结构色原理对最常见的彩色打印机——喷墨打印机进行了改造。
他们使用了一种对人眼透明的聚合物墨水，并用具有疏水表面的玻璃代替了容易吸收大多数液体的纸张。
当水性墨水滴落下时，它们会被玻璃排斥，形成“微圆顶”状结构。
利用液体的表面张力特性和玻璃的疏水效应，打印机可以创建不同尺寸和形状的微圆顶，每个微圆顶反射不同波长的光，使人眼感知不同的颜色。
将数千张图像组合在一起可以创建更大的全彩图像，看起来就像喷在纸上的彩色墨滴。
▲ 图片来自：GIZMODO 不过，这种效果只在一侧起作用。
当从玻璃片的另一面观看时，墨水仍然是透明的，这实际上非常有用。
鸟类在城市中迁徙时面临着很高的死亡率，纽约市每年有 90,000 至 230,000 只鸟类因与它们看不见的窗户相撞而死亡。
未来，整个摩天大楼都可以覆盖这样的玻璃，无论是大型广告牌还是防鸟窗，都不会遮挡内部视野。
▲ 图片来自：中国科学院化学研究所研究人员认为，通过精确操控微穹顶的形状和图案结构，可以全面控制色彩的饱和度、亮度等方面。
▲ 这种新的印刷方式具有高保真度。
图片来自：GIZMODO 这种新的结构色彩方法既与现有打印机兼容，也可能有助于降低打印成本，因为它只需要单一墨水。
此外，这些印花可抵抗光漂白，并且比随时间褪色的染料更耐用。
只要微穹顶结构不被破坏，色彩就会始终如第一眼看到的那样鲜艳、饱和，因此是一种更加环保、稳定的色彩渲染方式。
2016年，密苏里科技大学的研究人员还根据结构色原理打造出“无墨打印机”。
他们用激光在金属上打出数千个小孔，创造出类似于蝴蝶翅膀的微观结构，但只露出了金色、绿色、橙色、青色、洋红色和海军蓝等几种颜色。
▲ 具有数千个微孔的薄夹层材料。
图片来自：GIZMODO 更重要的问题是“无墨打印机”只能在微观层面上工作。
它采用一种薄薄的夹层材料——只有纳米厚，由两层银和中间一层二氧化硅组成。
这个全彩版本的密苏里科技大学徽标尺寸约为十亿分之一米。
▲ 图片来自：GIZMODO 不过，这款“无墨打印机”并非“以打印为目标”，而是选择致力于更细微的应用，比如创建肉眼看不见的先进安全标记、实现新型信息存储等。
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