Печать голограмм
Опишем изготовление голограмм . Голография – запись и воспроизведение изображения, объекта. Широко используется в разных областях науки, производства, а также в рекламе. Полиграфическая голограмма не имеет определенного цвета и переливается всем оттенками радуги. Этого удается добиться за счет преломления света.
Виды голограмм
Существуют различные классификации голограмм. Стоит рассмотреть самые популярные. Определяющими являются 2 вида:
- декоративные;
- защитные.
Первые предназначены для того, чтобы привлекать покупателя. Яркий, светящийся рисунок задерживает взгляд на товаре, выделяя продукт среди множества других, интригует. Защитные голограммы предостерегают от подделок.
По способу производства различают такие виды голографической продукции:
- фольга горячего тиснения;
- липкая аппликация;
- идентификационные марки с голограммной защитой.
По применяемой технологии изготовления и печати голограммы разделяются на:
- мультиплексные голограммы;
- физические голограммы;
- синтезированные голограммы.
Защитные характеристики голограмм
Подделать голограмму довольно сложно, так как изготовление голографических наклеек производится путем создания уникальной оптической микроструктуры. К тому же, разнообразные защитные элементы дополнительно снижают возможность фальсификации. К таким элементам можно отнести:
- микротексты разной высоты;
- элементы графики с наивысшей степенью разрешения, которая недоступна при использовании обычных полиграфических средств;
- изображение с эффектом динамики;
- микрооптические элементы (призмы, линзы и т.п.);
- скрытые кодированные изображения, которые невозможно увидеть невооруженным глазом;
- нумерация (лазерная, прозрачная).
Технология производства голограмм
Современная технология производства голограмм (голографическая печать) делает их более совершенными и максимально эффективными. Нужно использовать качественное оборудование и материалы, чтобы добиться желаемого результата и сделать действительно надежный защитный продукт, в полной мере выполняющий свои функции.
Обязательно задействовать несколько элементов, препятствующих фальсификации, располагая их на расстоянии друг от друга. Конечно, если эта голограмма предназначена исключительно для декора, то вовсе не обязательно уделять внимание уровню ее защищенности.
Чтобы изготовить голограмму, нужно потратить достаточно много времени. Сначала изображение записывается на специальную матрицу при помощи лазера, фокусирующих и отражающих элементов. Эта процедура характеризуется тем, что даже самое простое изображение станет уникальным. Его невозможно будет повторить по той причине, что во время записей возникают самопроизвольные эффекты, случайные ошибки и т.п. Благодаря этому голограмма становится уникальной и единственно подлинной.
Записанное изображение сохраняется на матрице в виде микрорельефа. Он переносится на металлическую макрорельефную пластину методом гальванопластики. Так удается получить мастер-матрицу единично экземпляра.
Далее следует перенос рисунка на голографический материал. С мастер-матрицы производятся репродукции с целью создания рабочей матрицы, которая уже и будет использоваться для непосредственного теснения голограмм. Такая полиграфия учитывает характер и особенности изображения.
Если используются прессы горячего тиснения, рабочая матрица закрепляется на валу прокаточной машины. Далее под давлением осуществляется тиснение по материалу, в результате чего создается микрорельефный оттиск.
Завершающий этап – тиражирование голограмм. На заключительной стадии на изделия наносят клеевой слой. Если изготавливается фольга для горячего тиснения, то используется термоклей, который крепится на ленту с голограммами. Если изготавливаются наклейки, то используется клей постоянной липкости, защищенный силиконизированной бумагой.
В процессе тиражирования специальная вырубочная машина делает фигурную высечку изделий, повышая защитные свойства. Но для этого нужно изготавливать штампы. К заказчику голограммы поступают в листах или же в виде ленты.
Надеемся, что информация про изготовление голограмм была вам полезной. Успехов!
Магистранты Университета ИТМО Владислав Слабов и Кирилл Келлер рассказали, как используют метод струйной печати в своих новых исследованиях
Работы молодых ученых позволяют напрямую печатать цветные голограммы на любой поверхности, а также создавать качественные пьезоэлектрические структуры из органических материалов. Результаты исследований опубликованы вжурналах Advanced Functional Materials и Applied Materials & Interfaces.
Технология струйной печати с использованием наночастиц или органических материалов появилась относительно недавно и сейчас активно развивается. Среди ее потенциальных применений микроэлектроника и защищенная полиграфия, то есть создание голограмм, например, для защиты купюр от подделки.
«Сейчас для этого используются в основном непрямые методы. Например, на металле вытравливается рельеф, который затем под прессом переносится на бумагу. Но эта технология сложна и не подходит для любой поверхности. Мы нашли способ прямой печати голограмм, что гораздо проще», ‒ комментирует Кирилл Келлер, сотрудник лаборатории SCAMT.
С помощью прямой печати можно наносить голограммы на бумагу, пластик или стекло. Это возможно за счет специально разработанных чернил и контролируемого механизма печати. Чернила содержат сферы субмикронного размера, которые при высыхании во время печати образуют плотно упакованные решетки. Проходя через них, свет преломляется и в зависимости от угла падения отражаются разные длины волн. При этом упорядоченность решетки определяет качество получаемой голограммы и ее видимость при дневном свете.
«Мы впервые применили математический подход для оценки упорядоченности таких структур прямо в процессе печати. За счет этого можно оценивать, например, влияние природы и температуры субстрата или состава чернил на упорядоченность структуры. Мы контролируем процесс, начиная с создания чернил: оптимизируем вязкость, поверхностное натяжение, плотность и температуру кипения. А дальше придумываем паттерн, заправляем картридж и начинаем печать. Чернила со сферами капля за каплей наносятся на субстрат, растворитель испаряется, а мы отслеживаем, как формируется решетка из сфер», ‒ продолжает Кирилл.
Чтобы получать полноцветные изображения с голографическим эффектом, химики разработали три состава чернил. Они различаются размером сфер, что, в свою очередь, влияет на длину отраженной волны. Сферы подобраны так, чтобы практически под прямым углом давать красный, зеленый и синий цвета. Комбинируя эти три состава, можно создавать полноцветное изображение с голографическим эффектом. А за счет контроля параметров печати можно наносить уникальные голографические паттерны прямо на бумагу, например, на банкноты и документы. Это обеспечит дополнительную степень защиты, видимую даже при дневном свете.
Еще одним направлением работы со струйной печатью занимается Владислав Слабов. В рамках этой работы Университет ИТМО совместно с Университетом Авейро в Португалии разрабатывает пьезоэлектрические материалы на органической основе. Пьезоэлектрические материалы способны трансформировать электрический сигнал в механические колебания и наоборот. Они часто используются в различных автоматизированных системах или датчиках. При этом наиболее перспективны органические пьезоматериалы, например, на основе пептида дифенилаланина. Его кристаллы обладают хорошим электромеханическим откликом, но их сложно выращивать. В Университете ИТМО для этого решили применить струйную печать.
«Главная сложность в том, что для сильного отклика нужно расположить кристаллы дифенилаланина строго параллельно, ‒ рассказывает Владислав. ‒ Мы разработали оптимальный состав чернил и оптимизировали условия печати. Обычно, когда капля чернил высыхает, дифенилаланин кристаллизуется по направлению сушки: от края к центру капли. Чтобы кристаллы росли параллельно, мы выбрали паттерн из простых линий. В итоге, когда мы отправили полученную структуру для анализа в Университет Авейро, оказалось, что отклик действительно усилился. Наш метод доказал эффективность».
Ученые не только разработали чернила, оптимальные для печати органического материала, но также получили контроль над направлением роста кристаллов. Это позволяет адаптировать метод под различные подложки или субстраты. Такие напечатанные структуры имеют перспективы применения в различных сенсорных устройствах.
«Пока эта работа имеет больше фундаментальный характер, чем прикладной. Но мы надеемся, что такие работы помогут приблизить нас к внедрению таких материалов в различные девайсы», ‒ отмечает Владислав.
Сейчас магистранты отправляются на стажировку в Университет Авейро в Португалии. Там они будут изучать оптические свойства новых материалов, технологии промышленного производства голографий, а также разрабатывать девайсы на основе кристаллов дифенилаланина.
Исследование проводится при поддержке Российского научного фонда.
Ученые научились легко и быстро печатать цветные голограммы
Ученые химико-биологического кластера Университета ИТМО в коллаборации с компанией АО НПО «Криптен» разработали способ печати голографических изображений на брэгговских решетках — специальной пленке с особыми отражающими свойствами. Новая технология проста и не требует специального оборудования — печатать полноцветные голограммы можно даже на обычном струйном принтере.
Логотип новостного портала Университета ИТМО, нанесенный с помощью разработанного метода. Фото: Дмитрий Григорьев / ITMO.NEWS
Голография используется во многих сферах: в хранении данных, микроскопии, а также в создании сенсоров и оптоэлектрических устройств, и даже в искусстве. Но самое широкое распространение получили голографические методы защиты денежных купюр, документов и лицензионных знаков. При этом срок подделки того или иного метода защиты занимает от года до двух лет, поэтому одно из главных требований для его успешного коммерческого внедрения — простота и дешевизна.
Именно такое решение и предложили ученые университета ИТМО. В его основе — многокомпонентные чернила на основе акрилатов, которые наносятся на заготовку — пленку, на которой уже записана лазерная голограмма на длине волны, дающей при отражении синий цвет. Это и есть та самая брэгговская дифракционная решетка. Чернила проникают вглубь слоев пленки, приводя к их разбуханию — в результате меняется период решетки и условия отражения света. Визуально это выражается в изменении цвета отраженной волны.
«Материал, из которого состоит пленка, варьируется по плотности, а значит, и по показателю преломления. Изначально период решетки (пленки) подходит для дифракции волны 488 нанометров — что дает нам синий цвет. Когда мы поливаем пленку чернилами, она набухает, ее слои расширяются — и дифракция длины волны изменяется. В зависимости от количества чернил появляется сначала зеленое излучение, дальше — желтое, а если налить их еще больше, то красное. Таким образом, в зависимости от дозировки чернил можно сделать очень плавную градацию изменения рисунка», — объясняет первый автор статьи Тамара Погосян.
При этом число возможных цветов на голограммах не ограничивается четырьмя: варьируя количество налитых чернил и их концентрацию, можно получать плавные многокрасочные переливы. В лаборатории количество цветов уже увеличили до 12, но для этого пришлось использовать специальные принтеры, в которых объем капли можно контролировать вплоть до пиколитра.
По словам ученых, у них получилось довольно изящное решение, которое легко внедрить в коммерческое производство. Технически метод гораздо проще, чем все направления, разрабатываемые в SCAMT ранее. Теоретически, печатать голограммы теперь можно даже на домашнем струйном принтере — однако в этом случае пострадают и точность исполнения, и сам принтер.
«За шесть лет существования нашей лаборатории мы разработали несколько технологий. Это и опаловая голография, печать радужных и зеркальным голограмм, печать интерференционных изображений, компьютерно-генерируемые голограммы, которые используются во многих банкнотах мира. Но мне кажется, что этот метод (с точки зрения эволюции направления, того, что мы достигли у себя в лаборатории за эти годы) — пожалуй, самый совершенный. Он позволяет получить контрастное, точечное изображение, с высокой цветопередачей и точностью, с очень высокой воспроизводимостью, это позволяет надеяться на внедрение этой технологии в практику», — рассказывает Александр Виноградов, директор химико-биологического кластера ИТМО.
Оптические свойства полученных голограмм и их техническое соответствие проверили на специализированном оборудовании при содействии сотрудников Нового физтеха ИТМО. Благодаря им удалось не только уточнить значения длин волн и угол их отражения, но и подтвердить, что голографический эффект создается именно благодаря изменению дифракционных способностей пленки, а не простым окрашиванием.
Планируется, что чернила в ближайшее время будут использоваться в коммерческом производстве, в частности, компанией АО НПО«Криптен». Но ученые планируют и дальше работать над их модификациями, в том числе — экспериментировать с ленкой для печати голограмм.
- #Физика