基于量子點(diǎn)噴墨打印的多層可編程光譜防偽技術(shù)

介紹

防偽技術(shù)在商業(yè)和國家公共安全領(lǐng)域有著最重要的作用，安全性高且操作方便的防偽系統(tǒng)一直是防偽領(lǐng)域的目標(biāo)。隨著世界經(jīng)濟(jì)的快速增長，特別是小企業(yè)、個(gè)體經(jīng)營者和個(gè)人需求的快速增長，迫切需要發(fā)展低成本、制造簡單、高度安全、個(gè)性化的防偽技術(shù)。噴墨印刷技術(shù)具有操作簡單、制造周期短、設(shè)計(jì)靈活等優(yōu)點(diǎn)，故研究提出了一種理想的噴墨印刷防偽系統(tǒng)，將包含不同信息的防偽標(biāo)簽由不同的熒光墨水打印在重疊區(qū)域上，不同標(biāo)簽上的信息只能通過紫外（UV）光下相應(yīng)的帶通濾波器看到，通過設(shè)計(jì)標(biāo)記，合理控制噴墨打印過程的參數(shù)，可以*好地制備微型多層安全標(biāo)簽。

周勝副教授團(tuán)隊(duì)選擇了涂覆一層硫化鋅的不同熒光波長的CdSe/ZnS量子點(diǎn)作為量子點(diǎn)墨水，濃度均為5mg/ml，量子點(diǎn)的核殼結(jié)構(gòu)保證了光致發(fā)光（PL）性能的高穩(wěn)定性，提高了光學(xué)和電子性能，并且選用合適的紫外膠作為CdSe/ZnS量子點(diǎn)的溶劑，紫外膠可以從空氣中分離出CdSe/ZnS量子點(diǎn)，提高PL的長期穩(wěn)定性。量子點(diǎn)材料的量子效率波長為475nm的量子效率為85%，波長為529nm和628nm的量子效率約為90%。噴墨打印技術(shù)部分使用MicroFab的Jetlab*Ⅱ噴墨打印系統(tǒng)制造防偽標(biāo)簽。

量子點(diǎn)墨水的透射電子顯微鏡（TEM）圖像如圖4所示。CdSe/ZnS量子點(diǎn)具有均勻的粒徑，且可以均勻分布在紫外線粘合劑中，無聚集。對應(yīng)的熒光波長如圖1(d)，所示PL測量的激發(fā)波長為300nm。隨著粒子尺寸的增加，熒光有一個(gè)紅移。由于上述獨(dú)特的光學(xué)特性，量子點(diǎn)打印墨水在防偽方面具有廣闊的應(yīng)用前景。

精確可控的小型化和高分辨率的防偽標(biāo)簽使用JetlabⅡ噴墨打印系統(tǒng)制備，通過控制噴墨打印參數(shù)，準(zhǔn)確控制打印。圖6顯示了噴墨打印系統(tǒng)在2kHz下產(chǎn)生和噴射液滴（噴口直徑=60μm）。每個(gè)液滴都是一個(gè)像素，因此液滴大小決定了圖案分辨率，可以通過使用不同直徑的噴頭或優(yōu)化控制參數(shù)來獲得不同大小的液滴。圖7顯示了噴口直徑分別為20μm和80μm時(shí)產(chǎn)生的液滴。圖7(a)中的液滴尺寸為21μm，圖7(b)中的液滴尺寸為73μm。從插圖可以看出，可以通過改變液滴的大小來調(diào)整打印圖案的分辨率，因此，根據(jù)實(shí)際需要，通過選擇不同的噴頭口徑，優(yōu)化打印參數(shù)，可以靈活、準(zhǔn)確地控制標(biāo)簽的微觀程度和分辨率。

▲ 圖6

結(jié)論

利用DOD噴墨打印技術(shù)，采用不同熒光波長的CdSe/ZnS量子點(diǎn)在重疊區(qū)域打印防偽信息以制備一種高安全性的防偽系統(tǒng)。使用了相應(yīng)的帶通濾波器，用于安全識(shí)別。根據(jù)實(shí)際要求，通過選擇不同直徑的噴嘴，優(yōu)化打印參數(shù)，可以靈活、準(zhǔn)確地控制標(biāo)簽的微觀程度和分辨率。由于不同波長的量子點(diǎn)可以進(jìn)一步攜帶信息，因此**的面積可以加載高密度信息。綜上所述，噴墨打印制備的防偽系統(tǒng)具有設(shè)計(jì)靈活、生產(chǎn)簡單、安全性高、信息量大等優(yōu)點(diǎn)，在防偽領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。