Фотохромные чернила позволят перекрасить что угодно при помощи света

Американские инженеры разработали систему, позволяющую перекрашивать предметы с помощью облучения. Они создали смесь из трех чернил, которую можно нанести на предмет, а затем дезактивировать часть из них при помощи облучения, чтобы получить нужный цвет. Система позволяет перекрашивать не только весь объект, но и его отдельные части, благодаря чему можно «печатать» светом достаточно сложные рисунки с мелкими деталями, рассказывают авторы статьи, которая будет представлена на конференции UIST 2019.

Практически всегда цвет гаджетов, одежды и других предметов задается во время их производства и почти не меняется впоследствии. Существуют также фотохромные и термохромные материалы, меняющие свой цвет под действием облучения и нагревания соответственно, но они сохраняют измененный цвет только в присутствии этого стимула. В 2018 году группа инженеров из Массачусетского технологического института научилась печатать на 3D-принтере объекты, вид которых можно поменять с помощью ультрафиолетового и видимого излучения. Такие объекты состоят из вокселей, содержащих один из трех видов чернил, каждый из которых отвечает за определенный цвет.

Недостаток такой схемы заключается в том, что распределение цветов задается на этапе печати и затем внешний вид можно изменить лишь ограниченным образом. Кроме того, ее нельзя применять к произведенным другими методами предметам. В своей новой работе инженеры доработали схему и лишили ее этих недостатков.

Главное отличие новой схемы заключается в том, что авторы создали единый раствор, содержащий сразу три красителя. Это позволяет наносить раствор сразу на весь предмет, а после этого свободно манипулировать распределением цветов. Раствор состоит из чернил трех цветов, используемых в субтрактивной схеме CMYK: голубого, пурпурного и желтого. Каждый краситель в растворе имеет фотохромные свойства и дезактивируется под действием видимого света с определенным диапазоном длин волн.

Изначально на предмет с помощью распыления или другого удобного метода необходимо нанести прозрачный раствор с дезактивированными красителями. После этого окрашенный объект необходимо поставить на вращающуюся платформу, возле которой располагается проектор и ультрафиолетовый излучатель.

Перекрашивание предмета происходит в два этапа. Сначала он полностью освещается ультрафиолетовым светом, из-за чего все красители становятся цветными, а раствор в целом становится черным. После этого проектор начинает выводить на предмет цветную проекцию, причем из-за разницы в цвете изображения в разных областях, а также во времени дезактивации каждого из трех чернил, проецируемое изображение постоянно меняется, что можно видеть на демонстрационном ролике. При необходимости перекрасить предмет с разных сторон платформа поворачивается и процесс запускается сначала.

Помимо состава раствора и облучающего оборудования, авторы также создали программное обеспечение, упрощающее перекрашивание. Они реализовали его в виде плагина к популярному пакету для 3D-моделирования Blender. Сначала пользователь накладывает на поверхность 3D-модели предмета нужное ему изображение, а затем плагин создает для проектора набор изображений, позволяющий добиться распределения цветов, заданного пользователем.

Инженеры отмечают, что новый метод имеет несколько преимуществ по сравнению с описанным в их предыдущей работе. Например, теперь разрешение изображения не ограничивается во время печати размером вокселей и ограничено только разрешением проектора. Кроме того, для нанесения раствора на предмет можно использовать различные методы, а не только 3D-печать.

В прошлом году инженеры из США и Тайланда описали метод, позволяющий печатать на 3D-принтере репродукции картин, воспроизводящих цвет оригинала с высокой точностью. Авторам удалось достичь этого благодаря печати каждого фрагмента картины несколькими слоями с разными цветами.

Григорий Копиев