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            材料沉積噴墨打印及
            涂層系統解決方案

            新聞資訊

            為推動多種溶液法加工及納米材料沉積噴墨打印技術在印刷電子和生物等科學研究及工業領域的應用和發展而不懈努力。

            噴墨打印技術在量子點防偽標簽上的應用

            發布時間:2020-12-25
            發布人:RUIDU

            隨著科學技術的發展,對于防偽技術的要求也越來越高。一種理想的防偽技術應該是廉價的、無損的、不可復制的,以及便于鑒定和大批量生產的。雖然產業界已經開發了多種防偽技術,但能滿足上述要求的技術卻很少。福州大學的《噴墨打印具有人工智能認證不可復制的熒光量子點防偽標簽》(該研究成果發表于《Nature Communication》)報告了一種非破壞性、可噴墨打印、人工智能(AI)可解碼和不可復制的安全防偽標簽。

            文中應用了噴墨打印技術來制備熒光量子點,其中墨滴三相接觸線上的隨機釘扎點是防偽標簽成功打印的關鍵。在溶劑蒸發時,三相接觸線被釘扎在釘點周圍,墨水液滴中的量子點就附著在里面,形成不可復制的(PUF)花狀圖案。量子點具有優異的光電特性,其圖案化在發光顯示,熒光標記和智能傳感領域具有廣闊的應用前景。

            量子點薄膜形貌最終決定了其光電器件應用,福州大學研究團隊采用MicroFab公司研發的Jetlab?Ⅱ高精度噴墨打印設備,并配合采用直徑30μm的打印噴頭制作出微米級量子點發光圖案,創新性地在基板表面構建有隨機分布的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微納米顆粒,作為噴墨打印輸運過程中的聚集釘扎點,強化微米級墨滴蒸發流動以及量子點組裝過程中的差異性,形成不可復制的“花狀”發光圖案;成功應用于低成本、可柔性化、自然條件下隱蔽、具有多重防偽和商業化價值的不可復制的全彩熒光防偽標簽。該團隊還提出了一種方便可靠的基于人工智能的驗證方法,能夠快速辨別出具有不同清晰度、亮度、旋轉、放大等不同參數的,且具隱蔽性的、不可復制的花狀發光圖案。

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            ▲ 圖1 通過噴墨打印(inkjet)制備花狀圖案防偽標簽的示意圖

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            ▲ 圖2 光學特性表征示意圖。a.熒光光譜; b.量子點(QD)墨水在375nm波長激發下RGB熒光衰減測試;c. ITO玻璃基材噴墨打印前后RGB熒光透射光譜;d-i紅光、綠光、藍光激發下的熒光圖案,圖中尺寸在cm級別,是肉眼可見的,且容易被復制的。

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            ▲ 圖3 不可復制的防偽標簽示意圖。a-c 分別為紅,綠,藍組成的由噴墨打印制備的”FZU”熒光圖案;d-f:局部放大圖像(比例尺為500μm), g-i:進一步放大圖像(比例尺為100μm)。”FZU”圖案在宏觀尺度上是相同的,但在微光尺度上是完全不同,即每個量子點的圖案都是唯一的。

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            ▲ 圖4 深度學習解碼機制。a.驗證識別過程示意圖:1:產品的圖像捕獲和數據庫生成;2:人工智能學習, 3:消費者使用他們的智能手機捕獲產品的圖像, 4:由人工智能圖像識別和比較5:驗證結果反饋給消費者。b-g  6個單點模式安全標簽庫, h-m 來自b圖的(稱為真正的產品)具有不同的亮度,清晰度、旋轉角度、放大倍以及上述混合因素的6個圖像,n-s  6個不在數據庫中的熒光圖像數(稱為假冒產品)。t, u通過深度學習的認證方式識別標簽(h1-h6)和(i1-i6)的識別率。標簽(g1-g6)、(h1-h6)和(i1-i6)分別對應于圖(b-g)、(h-m)和(n-s)中的標簽。從藍色到紅色的顏色刻度表示與標簽相匹配的捕獲圖片的分數值(范圍從0到100%)。

            總而言之,本文展示了一種非破壞性、可噴墨打印、智能手機可讀、人工智能可解碼、不可復制的熒光防偽標簽。以II-VI半導體核殼量子點為模型墨水,通過噴墨打印技術制備出由紅、綠、藍發射陣列組成的各種二維圖案的防偽標簽。其中采用隨機排列的PMMA納米粒子對打印基材進行表面改性是PUF標簽成功制備的關鍵。印刷基板上的聚合物納米粒子作為墨滴三相接觸線的隨機釘扎點,形成物理上不可復制的花狀斑點圖案。這種不確定的形成模式保證了安全標簽的不可復制性。利用RGB發射核殼量子點,可以生成全彩防偽標簽,這在以后的生產中可以得到大規模的應用。


            參考文獻:Yang Liu, Fei Han, Fushan Li, et al. Inkjet-printed unclonable quantum dot fluorescent anti-counterfeiting labels with artificial intelligence authentication[J]. Nature Communication, 2019, 10: 2019

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