高效防伪微纳结构成型技术
验证容易伪造难
在商业社会,以金钱换取价值相当的货物是理所当然的事,没有人会愿意受骗。可是,全球竟有接近一成商品是盗版或伪造产品[1],而随着网购兴起,此问题似乎日趋严重。假如按正品的价格换来盗版手袋、冒牌球鞋,损失的只是金钱;万一买到的是假药,那就可能要赔上健康,甚至性命。每年单是伪冒和劣质的疟疾及肺炎药物就夺去了全球25万名儿童的生命[2]。因此,科学家和专家不断研究新的防伪方法,但侵权者大多能在一、两年内破解有关技术,成功复制防伪标记。目前,只有全息图案和微纳图案等光学防伪技术确切有效,达到验证容易伪造难的效果,不过制造微纳图案的传统方法成本甚高,只有极少数高端品牌才负担得起。有见及此,工业及系统工程学系精密加工技术国家重点实验室的杜雪教授,率领研究小组开发低成本微纳结构表面成型技术,以扩大光学防伪技术的应用,杜绝赝品,让广大消费者安心购物。
传统微纳图案的制造方法
传统微纳图案以光刻技术制成,生产周期较长。杜教授指:「制造微纳图案的光刻设备售价高昂,并不是每个厂商都能负担。此外,光刻技术需要借助光致抗蚀剂(又名光刻胶)将掩膜版上的图形转移到基片上,多层结构的微纳图案则需要进行多次光刻才能制成,所以生产商难以通过缩短生产周期来提升生产力。」
衍射光学元件
有见及此,杜教授的团队开发崭新的微纳结构表面成型技术及相关设备,在目标商品表面喷上透明的光敏胶膜,再用经衍射光学元件加密的母版在光敏胶上压出微纳结构,然后以紫外线令光敏胶固化,成型的微纳结构就会永久附于产品表面。杜教授解释道:「此技术的首个特点是,要把已成型的微纳结构移花接木到赝品上是不可能的事,因为光敏胶膜只有几微米厚,用肉眼是难以观察到的,任何企图令微纳结构与产品分离的动作都会破坏它,令它无法被重用。第二,我们以光学手段将商标或图案设计成许多肉眼无法辨识的微纳台阶,构成衍射光学元件,藉此进行加密,整个商标或图案只能通过对微纳结构发射特定波长的激光重组出来,大大提高了复制的难度。团队可以按客户和产品的需求设计任何形状商标或图案,而设计过程乃高度机密,且涉及特别的专业知识,因此它几乎不可能被复制。第三,衍射元件的母版是通过团队开发的特殊超精密加工工艺制作的,此工艺过程需要超精密的加工设备和特别的加工方法,所以此技术防伪程度较高。」
在量产过程中,该成型技术并不涉及蚀刻和超精密加工,所以生产周期远比传统方法短,同时生产设备成本也远较光刻设备低,因此投资成本较低。杜教授说:「我们期望有关技术能推动光学防伪及激光表面认证技术普及化,令消费品及文件的真伪验证更易施行,以保障大众权益。」
2019年11月,用于防伪的微纳结构表面快速成型技术于亚洲国际创新发明大奖中夺得金奖及杰出超精密科技发明大奖。