香港大学机械工程团队：3D打印用于制作多层防伪标签

导读：假冒产品威胁着全球经济和安全。根据美国专利商标局 (USPTO) 2020 年发布的报告，全球假冒和盗版产品的价值估计每年在 1.7 至 4.5 万亿美元之间。尽管付出了巨大的努力，但由于传统的防伪方法（例如 QR 码）可以很容易地伪造，因此如何对付假冒产品一直是个棘手的问题。为了解决这一挑战，需要弄清楚如何在有限的空间内提高加密密度。





2022年12月17日，南极熊获悉，由香港大学机械工程系 Ji Tae Kim 博士领导的工程师团队开发了一种高精度 3D 打印方法，可以生产新的偏振编码 3D 防伪标签。这种新的 3D 标签可以加密比传统 2D 标签更多的数字信息。他们的研究内容已经发表在了《Nano Letters》题目为《Three-Dimensional Printing of Dipeptides with Spatioselective Programming of Crystallinity for Multilevel Anticounterfeiting》（用于多级防伪的二肽空间选择性编码的三维打印技术）


△Ji Tae Kim 博士（左）和 Jihyuk Yang 博士（右）。资料来源：香港大学。

二苯丙氨酸 (FF) 是一种二肽，由于其独特的光学特性而被选为数据加密材料。FF 由于其独特的性质，例如压电性和光学双折射（源于晶体性质），正在成为一种新的电子和光子器件材料。


△偏振编码 3D 微像素的 3D 打印过程。资料来源：香港大学。

研究人员在空间上控制墨水的半月板再沉淀自组装，从而能够打印出具有编程形状和结晶度的独立的FF微结构。通过控制二元溶剂的蒸发，FF的自组装结晶可以随意开启和关闭。通过对半月板中过饱和场的数值模拟，从理论上研究了依赖蒸发的结晶现象。研究发现，具有空间编程结晶性的3D打印FF微结构可以携带3D数字光学各向异性图案，适用于生成偏振编码的防伪标签。这种结晶度控制的增材制造将为促进肽基设备的创造铺平新的道路。



新的偏振编码3D打印方法与自然驱动的分子自组装相结合，可以打印具有编程结晶度的多段3D FF微像素，用于高密度数据加密。通过利用非晶和结晶部分对偏振光的不同响应，一个微小的单个 3D 像素可以加密由“0”和“1”组成的多位二进制代码。在比发丝还小 1000 倍的 4μm2 小面积上，通过单个第 11 段独立像素可以将信息容量增加到 211.

Ji Tae Kim 博士认为 3D 打印技术可以有效地用于随时随地按需定制安全标签，有助于加强个人和公司的信息安全。

原文链接：Three-Dimensional Printing of Dipeptides with Spatioselective Programming of Crystallinity for Multilevel Anticounterfeiting | Nano Letters (acs.org)