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Bunt drucken ohne Tinte? Mit Strukturfarben-Laserdruck

Wie viele Farbkartuschen sind in Ihrem Farbdrucker? Vier, richtig?? Können Sie sich vorstellen, dass man auch ganz ohne Tinte bunt drucken kann? Mit Spezialpapier und einem Laser wird das bald Realität!

Bei konventionellen Farben geben Pigmente die Färbung vor. Verschiedenfarbige Tinten bestehen aus verschiedenfarbigen Pigmenten. In der Natur ist das aber zuweilen ganz anders. Schmetterlinge wie der Morpho-Falter aus Südamerika haben strahlende Flügelfarben, aber diese Farbe beruht nicht auf Pigmenten. Sie ist eine sogenannte Strukturfarbe, die typischerweise durch Nanostrukturen des Materials erzeugt wird.

Drucken ohne Tinte

Der Physiker Anders Kristensen erforscht, wie sich solche Strukturfarben technisch erzeugen lassen. Er hat mit seinem Team an der Technischen Universität von Dänemark in Kopenhagen herausgefunden, dass feinste Strukturen mit Dimensionen von unter 100 Nanometern dafür sorgen, dass von der Oberfläche nur Lichtanteile einer bestimmten Wellenlänge – also einer bestimmten Farbe – reflektiert werden. Strukturfarben entstehen also, wenn einfallendes Licht mit einer feinen Textur an der Oberfläche von Objekten interagiert.

Die dänischen Forscher entwickelten daher noppenartige Beschichtungen aus Polymeren mit einer Auflage aus Germanium. Form und Größe der Noppen bestimmen dabei die Strukturfarbe. Daraus entstand im nächsten Schritt ein Spezialpapier mit Nanobeschichtung. Und da sich die Grundfärbung dieses Papiers gezielt mit einem Laser manipulieren lässt, haben sie schließlich einen Farblaser-Drucker entwickelt, der pigmentfreie Strukturfarben drucken kann.

Um die Farben zu verändern, werden die Nanonoppen kurzzeitig lokal mit einem Laser erhitzt. Sie schmelzen und wandeln ihre Form. Alternativ könnte Material auch verdampfen und dabei sowohl seine Größe als auch seine Farbe ändern. Während der Laser Zeile für Zeile über die Oberfläche fährt, wird die Intensität des Laserstrahls gezielt so reguliert, dass er Punkt für Punkt die gewünschte Strukturfarbe hinterlässt.

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Funktionsweise Laserdruck auf Strukturfarbe. Bildquelle: sciencemag.org.

Die dabei erzielbare Druckauflösung ist mit atemberaubenden 120.000 dpi extrem hoch. Mit dem Strukturfarben-Laserdruck ließen sich daher scharfe Miniaturabbildungen erzeugen, die nicht mit dem bloßen Auge, sondern nur unter dem Mikroskop erkennbar wären. So könnten Produkte mit miniaturisierten Wasserzeichen gekennzeichnet werden, um sie vor Produktpiraten zu schützen.

Noch ist das benötigte Spezialpapier ist sehr teuer. Außerdem sind das darstellbare Spektrum und der erreichbare Kontrast der Farben noch etwas eingeschränkt. Aber lange kann es nicht mehr dauern, bis das bunte Drucken ohne Tinte „salonfähig“ wird.

Bildquellen und weitere Informationen: sciencemag.org

Antoinette Aufdermauer

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