В то время как традиционные пигменты для печати выцветают, а большинство структурных красителей невозможно напечатать, инженер-материаловед из Университета Кобе Сугимото Хироси работает над революционным способом получения цвета.

За последние несколько лет его команда поработала над сферическими кристаллами кремния, которые отражают свет в зависимости от своего размера в диапазоне от 100 до 200 нанометров. Краска, изготовленная с использованием этой технологии, очень легкая, нетоксичная, экологичная и, что немаловажно, не выцветает. Однако в этой новой технологии не хватало ключевого элемента — печати.

«Мы хотели разработать структурный цветной материал, который можно было бы обрабатывать так же, как обычные чернила или краски», — говорит Сугимото. Ключевой проблемой, которую им предстояло решить, было то, что при высыхании растворителя наносферы слипаются.

Это меняет характер взаимодействия материала со светом и ухудшает его цвет. Сейчас команда пытается решить эту проблему, покрывая каждый кристалл оболочкой из диоксида кремния, свойства материала которой не позволяют свету преломляться на границе с окружающей смолой. По сути, они создали прозрачный барьер между кристаллами.

В журнале Advanced Materials инженер из Университета Кобе и его команда рассказывают о своем достижении. Они демонстрируют впечатляющие изображения с яркими цветами, напечатанные с разрешением от 250 до 125 точек на дюйм на плоской ПЭТ-пленке, а также на трехмерной металлической поверхности.

Ключевой проблемой при создании чернил на основе кремниевых наносфер для печати было то, что при высыхании растворителя наносферы слипались. Команда решила эту проблему, покрыв каждый кристалл (темное ядро каждого шарика на изображении) оболочкой из диоксида кремния (светлая внешняя часть каждого шарика), свойства материала которой не позволяют свету преломляться на границе с окружающей смолой. По сути, они создали прозрачный барьер между кристаллами. Источник: Х. Ямана и др., Advanced Materials 2026. DOI: 10.1002/adma.202523036

Сугимото говорит: «Я очень рад, что создание суспензии для кремниевых наносфер, совместимой со струйной печатью, наконец-то позволит печатать полноцветные изображения без использования пигментов или красителей».

При печати на ПЭТ-пленке выяснилось, что при прохождении света через изображение оно приобретает другой цвет по сравнению с отражением света сверху. Это связано с тем, как кремниевые наносферы взаимодействуют со светом в процессе, называемом «преломлением Ми», но это также позволяет добиться эффекта, который невозможен при использовании обычных чернил.

Помимо того, что цвета отличаются друг от друга, изображения могут быть как отражающими с яркими цветами, так и в то же время очень прозрачными для проходящего света. «В обычных красителях эти два свойства обычно считаются взаимоисключающими», — говорит Сугимото.

При использовании на мониторе такие изображения будут практически невидимы при включенном дисплее, но станут отчетливо видны при выключенном, что позволит отображать информацию с нулевым энергопотреблением. Еще одно возможное применение — технология защиты от подделок.

Заглядывая в будущее, Сугимото говорит: «Эта работа — важный шаг на пути к масштабируемым технологиям структурной окраски, совместимым с существующими процессами печати и нанесения покрытий».