浙江大学科学家发明可编程塑料

2018-10-29 　来源:新华网

浙江大学谢涛教授课题组提出一种在塑料制品中精确“编码”的方法，通过数字化调控塑料制品内部“应力”，植入精致的“隐形”图案，实现信息的隐形存储。相关论文日前在线发表于《自然通讯》杂志。

论文第一作者、浙江大学博士生张国高向记者展示了几张硬币大小的透明塑料片，在偏振镜片下，这些透明塑料片清晰呈现出二维码、彩色的蝴蝶、蒙娜丽莎肖像等图案。

“我们并没有在材料里加入颜料，也没有改变材料表面的微观结构，有图案是因为应力。”张国高说，应力由工艺原因带入，在塑料制品中是一种不可避免的普遍存在，日后会以翘曲、变形、甚至开裂的形式释放出来，这也是塑料制品不耐用的原因之一。

因为应力的存在，透明材料内部各个方向上的折射率不同。在偏振镜片下，塑料制品内部会表现出斑斓的色彩。

课题组找到了一种数字化控制应力的方法。研究人员首先在60摄氏度左右均匀拉伸一张高分子塑料膜来储存应力，之后用激光打印机在高分子膜上打印出不同灰度的图案，并用红外光照射，在素色底片上定点“消除”应力。

温度的差异，让每个像素点应力的释放程度有所不同，于是应力呈现出精细的梯度变化。这样一来，图案就从灰度“转码”为应力分布，进而在材料中形成预设的“隐形”图案。

“在材料中，应力通常是被动引入的、不可控的一种因素。而我们把这种力控制起来，进行‘编码’操作，去产生更多的功能。”谢涛说，第一个可见的应用，就是实现信息的隐形存储。“只有借助于偏振镜片，我们才能看见材料存储的图案。”

张国高认为，应力与材料的光学性能、电学性能与结构等都存在关联。通过“编码”应力，可编程塑料将展现更多的功能。“例如，现在所有的3D打印都是从液体材料到固体，我们的方法提供了一种从固体到固体的可能性。”