“編碼”應(yīng)力，可編程塑料將展現(xiàn)更多的功能

浙江大學(xué)謝濤教授課題組提出一種在塑料制品中精確“編碼”的方法，通過數(shù)字化調(diào)控塑料制品內(nèi)部“應(yīng)力”，植入精致的“隱形”圖案，實(shí)現(xiàn)信息的隱形存儲。相關(guān)論文日前在線發(fā)表于《自然通訊》雜志。

論文第一作者、浙江大學(xué)博士生張國高向記者展示了幾張硬幣大小的透明塑料片，在偏振鏡片下，這些透明塑料片清晰呈現(xiàn)出二維碼、彩色的蝴蝶、蒙娜麗莎肖像等圖案。

“我們并沒有在材料里加入顏料，也沒有改變材料表面的微觀結(jié)構(gòu)，有圖案是因?yàn)閼?yīng)力。”張國高說，應(yīng)力由工藝原因帶入，在塑料制品中是一種不可避免的普遍存在，日后會以翹曲、變形、甚至開裂的形式釋放出來，這也是塑料制品不耐用的原因之一。

因?yàn)閼?yīng)力的存在，透明材料內(nèi)部各個方向上的折射率不同。在偏振鏡片下，塑料制品內(nèi)部會表現(xiàn)出斑斕的色彩。

課題組找到了一種數(shù)字化控制應(yīng)力的方法。研究人員首先在60攝氏度左右均勻拉伸一張高分子塑料膜來儲存應(yīng)力，之后用激光打印機(jī)在高分子膜上打印出不同灰度的圖案，并用紅外光照射，在素色底片上定點(diǎn)“消除”應(yīng)力。溫度的差異，讓每個像素點(diǎn)應(yīng)力的釋放程度有所不同，于是應(yīng)力呈現(xiàn)出精細(xì)的梯度變化。這樣一來，圖案就從灰度“轉(zhuǎn)碼”為應(yīng)力分布，進(jìn)而在材料中形成預(yù)設(shè)的“隱形”圖案。

“在材料中，應(yīng)力通常是被動引入的、不可控的一種因素。而我們把這種力控制起來，進(jìn)行‘編碼’操作，去產(chǎn)生更多的功能。”謝濤說，第一個可見的應(yīng)用，就是實(shí)現(xiàn)信息的隱形存儲。“只有借助于偏振鏡片，我們才能看見材料存儲的圖案。”

張國高認(rèn)為，應(yīng)力與材料的光學(xué)性能、電學(xué)性能與結(jié)構(gòu)等都存在關(guān)聯(lián)。通過“編碼”應(yīng)力，可編程塑料將展現(xiàn)更多的功能。“例如，現(xiàn)在所有的3D打印都是從液體材料到固體，我們的方法提供了一種從固體到固體的可能性。”(朱涵)

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