导读


最近,德国卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)和蔡司(ZEISS)公司的研究人员提出采用3D打印的微观结构,例如全息图,改善防伪保护。


关键字

防伪3D打印全息


背景


假货是一个影响非常广泛的全球性问题。许多产品例如艺术品、名牌手表、药品、电子产品、货币等等,都会受到假货的威胁。假货不仅严重损害消费者合法权益,也会对正品的生产经营造成恶劣影响,严重影响社会资源有效利用。假冒伪劣产品造成的经济损失往往非常巨大,根据德国工程协会的报道,2016年在其分支机构造成的损失总计73亿欧元。


然而,在技术防伪方面,科学家们不断探索出各种新手段,例如:全息图、密码技术、RFID技术、全息技术、指纹识别技术、虹膜识别技术、物理不可克隆技术(PUF技术)等等。之前,笔者介绍过几个与防伪相关的创新研究案例,让我们先回顾一下。


案例一:瑞士洛桑联邦理工学院开发的纳米水印防伪技术。这项技术通过在玻璃或陶瓷上,打上纳米水印来防伪。具有这种水印的产品,对于裸眼来说不可见,只有在紫外线下面才可见,因此可用于防伪。



(图片来源:瑞士洛桑联邦理工学院 )

案例二:英国兰卡斯特大学的研究人员发明的专利技术,利用石墨烯和其他二维材料的“缺陷”,创造出无法复制的、原子级的唯一标识。用户只要用手机扫描一下标签,就可以判断出商品真伪。

(图片来源:兰卡斯特大学)


案例三:美国纽约大学教授 Lakshminarayanan Subramanian 领导的科研团队开发出一种使用人工智能技术的机器学习算法的新机制,用于区分同一产品的真伪版本。这套端到端的物理验证系统主要由移动设备(智能手机)、便携式硬件和基于云的物体验证生态系统构成。

(图片来源:Entrupy Inc.)


创新


今天,我要介绍的这项创新技术与我们常用的防伪标签相关。防伪标签一般用于保护纸币、文件、品牌产品,使它们免受伪造的侵害。


在《先进材料技术》(Advanced Materials
Technologies
)杂志上,德国卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)和蔡司(ZEISS)公司的研究人员现在提议使用3D打印的微观结构,例如全息图,而不是2D结构,改善防伪保护。


(图片来源:Frederik Mayer/KIT


技术


KIT纳米技术研究所微观结构3D打印方面的专家 Martin
Wegener
教授表示:


“如今,光学防伪标签,例如全息图,通常基于二维的微观结构。通过使用3D打印的荧光微观结构,防伪保护得以提升。”


新防伪标签具有长达100微米,对于肉眼或者传统显微镜来说几乎不可见。对于这些防伪标签的生产和应用来说,Wegener 及其团队开发了一种创新方法,将微观结构制造的全过程转化为信息的读取。


这种微观结构由3D交叉网格的支架和发出不同颜色荧光的点组成。通过网格,这些点可以在三维空间中进行排列组合。为了生产和打印这种微观结构,专家们使用KIT的附属公司Nanoscribe公司开发和进行商业化的快速且精准的激光光刻设备。它可用于高度精准制造大量的边长几毫米或者表面积为几平方厘米的微观结构


这种特殊的3D打印机,通过非荧光和两种荧光光刻胶,逐层制造出这种结构。一束激光精准地通过液体光刻胶上特定的点。这种材料暴露于激光下,并在激光束的焦点处硬化。由此产生的细小结构嵌入到透明聚合物中以防止损伤。


价值


KIT 纳米技术研究所的 Frederik Mayer 表示:


“通过这种方法制造的防伪不仅具有独特的特征,制造起来也非常具有难度。这让伪造者的日子变得不好过了。”


这种新工艺很容易进行拓展,且功能非常多样。3D特征可以作为嵌入式的金属薄片嵌入到防伪标签中,用于药物、汽车零部件或者移动蓄电池的防伪。它们也可以被整合到银行票据的透明窗口中。对于超市收银台或者生产车间的后期验证检查,需要特殊的读出仪器检测荧光3D结构。


参考资料


【1】https://www.kit.edu/kit/english/pi_2017_156_3d-microprinting-security-for-products-passports-and-money.php

【2】http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/admt.201700212/abstract


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