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鋁金屬合金色彩圖案技術與應用

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鋁金屬合金色彩圖案技術與應用

●技術簡介:
本技術利用陽極氧化鋁(Anodic Aluminum Oxide, AAO)形成高飽和度結構色彩,並以AAO的結構色彩結合光學微影,在基板上形成圖案,可在各類鋁金屬合金工件上達到高解析度的圖案裝飾,並提出可重複書寫基板與隱形防偽技術的創新應用,達到低成本、高效率、高飽和度的AAO結構色彩與圖案化。
●技術之科學突破性:
隨著3C產品的普及,以陽極氧化鋁(AAO)在外殼成色的需求不斷增加,而傳統工業上的光學顯色多是使用染料,然而卻會有環保、顏色單一、可能褪色以及生物相容性不佳的問題,而以結構色彩方式取代傳統染料可以解決上述問題,達成鋁金屬合金表面多彩及圖案化的目的。

目前的AAO製作過程通常是使用昂貴(與一般鋁合金相比,價格約高1千倍以上)的高純度鋁(純度99.99%以上)在低溫(~10℃)進行長時間(數小時)的兩階段陽極氧化,因此生產成本以及對於溫控設備的需求都非常昂貴,難以用於實際的產品。本研究解決這個問題,使用便宜的低純度鋁,及1050鋁合金作為原料,可以在室溫(25℃)下進行陽極氧化,並且只需要數分鐘的時間就可以完成結構色彩的顯現,在成本上、設備要求上、以及製作過程的耗時都有重大突破。
此外目前結構色彩多有顏色不均勻或是多彩性不足的問題,導致AAO進行圖案化後較為模糊、色彩單調或是美觀受到影響。本技術可以精準控制結構色彩的呈現,達到各種顏色的變化,並且具有高飽和度、高反射率的金屬光澤、高均勻性等優點,結合光學微影方式,在基板上形成圖案,可以在各類鋁金屬工件上達到高解析度的圖案裝飾,解決圖案模糊的問題,達到精密、細小的logo製作,而且色彩豐富,在同一標誌中可以達到2個以上結構色彩。
而可重複書寫基板與防偽的應用則是全新的發明,在研究成果發表前都沒有相關的成果,因此申請專利已被通過。

傳統的書寫技術,例如鉛筆、粉筆、白板筆等在書寫時都會有髒汙產生,而目前正在研發中的書寫技術通常是利用各種變色方式,例如熱變色、電致變色、光致變色等,然而通常製作過程耗時(數小時甚至數天);顏色的變化不是及時(數分鐘),甚至無法重複書寫。而本技術研發的可重複書寫基板是利用液體變色(水變色),具有顏色變化快速(立即)、製作過程簡單(15分鐘)、並且可重複書寫等優點。

現有的防偽技術通常使用雷射標籤,但是雷射標籤對於使用者來說辨認不易,並且也易於仿冒;因此才有了隱形圖案作為防偽的研究。然而目前隱形的防偽技術通常使用而貴的鑭系元素,例如銪、釓、鋱等螢光物質。然而其價高昂且制作過程複雜。而本技術的隱形防偽可以達到隱形圖案防偽的目的,並且加水就可以使圖案顯現,並且成本低廉,同時由於技術門檻高,仿冒者難以複製,可以應用於高價產品例如手機、腳踏車、甚至一般日用品的防偽標籤。
●技術之產業應用性:
鋁是在生活中很常用的金屬之一,例如腳踏車、鋁罐、及各式鋁製品等,隨著3C產品的普及,鋁合金的使用量不斷增加,因此對於高價格鋁合金表面的成色需求也日益增加。而傳統工業上的光學顯色多是使用染料,然而卻會有環保、顏色單一、可能褪色以及生物相容性不佳的問題,而以結構色彩方式取代傳統染料可以解決上述問題。

鋁金屬表面處理的工藝原本就有在產線上進行,是以在與產線有好的相容性,相關應用更具開發潛力。本技術提出AAO結構色彩搭配光學微影技術方式,在基板上製作圖案,可以在各類鋁金屬工件上達到高解析度的圖案裝飾,提高產品的美觀與附加價值,並且具有多色彩、高飽和度、高穩定性、不易褪色的優點。基於此技術基礎上利用微影技術可以解決模糊的問題,達到精密、細小的圖案製作,更適合用在需要精細且多彩的商標、特殊複雜圖像製作。而本團隊對於AAO結構的控制可以精準控制結構色彩的顏色,顏色豐富且在同一標誌中可以達到2個以上結構色彩,可以做為手機殼、腳踏車殼的成色與商標印製。並且利用結構色彩研發的可重複書寫與防偽技術也具有很高的產業利用性。

現有的可重複書寫工具通常會有髒汙,例如橡皮擦屑、粉筆灰、白板筆的味道等,而原子筆等則無法重複書寫。在結構色彩上研發的可重複書寫基板則可以用任何液體進行書寫,例如清水等,而當書寫液體揮發或是擦拭過後,基板則回復原本色彩,並且在書寫的過程中不會有粉塵、揮發氣體等汙染,具有可重複使用的特質,有望取代目前的書寫工具。

現有的防偽技術通常使用雷射標籤,但是雷射標籤對於使用者來說辨認不易,並且也易於仿冒;因此才有了隱形圖案作為防偽的研究。本技術的隱形防偽可以達到隱形圖案防偽的目的,並且加水就可以使圖案顯現,在檢驗的環節上是立即且可重複檢驗,製作過程簡單且成本低廉,同時由於技術門檻高,仿冒者難以複製,可以取代現有的雷射標籤不易辨認與容易仿冒的問題;或者是目前發展中的螢光防偽通常成本高昂或者變色緩慢、並且驗證過程困難等缺點。這種防偽技術可以應用於高價產品例如手機、腳踏車、甚至一般日用品的防偽標籤,在隱形時和外殼的顏色一致,不會破壞美觀,驗證時才顯現圖形,替AAO結構色彩與圖案化增添更多的應用性,未來更有機會將相關技術擴展到3D圖像的精密製作或是以可撓的軟性基板進行色彩塗裝,更加提升產業應用性。

線上展網址:
https://tievirtual.twtm.com.tw/iframe/aa78f3f6-31be-4c0f-85bf-b622cfa31523?group=23bfb1fa-dd5b-4836-81a1-4a1809b1bae5&lang=tw

聯絡人

  • 姓名:古晉安

  • 電話:06 2757575#6215910

  • 地址:701台南市東區大學路1號

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其他資訊

  • 展館別:未來科技館 【2023】半導體專區

  • 所屬代表參展單位:國科會

  • 主要應用領域:材料化工與奈米

位置 更多資訊

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  • 技術成熟度:實驗室階段

  • 展示目的:商機推廣、研發成果展示

  • 流通方式:專利授權/讓與、技術授權/合作、自行洽談

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