Фотохромні чорнила дозволять перефарбувати що завгодно за допомогою світла

Американські інженери розробили систему, що дозволяє перефарбовувати предмети за допомогою опромінення. Вони створили суміш з трьох чорнил, яку можна нанести на предмет, а потім дезактивувати частину з них за допомогою опромінення, щоб отримати потрібний колір. Система дозволяє перефарбовувати не тільки весь об'єкт, але і його окремі частини, завдяки чому можна «друкувати» світлом досить складні малюнки з дрібними деталями, розповідають автори статті, яка буде представлена на конференції UIST 2019.

Практично завжди колір гаджетів, одягу та інших предметів задається під час їх виробництва і майже не змінюється згодом. Існують також фотохромні і термохромні матеріали, що змінюють свій колір під дією опромінення і нагрівання відповідно, але вони зберігають змінений колір тільки в присутності цього стимулу. У 2018 році група інженерів з Массачусетського технологічного інституту навчилася друкувати на 3D-принтері об'єкти, вигляд яких можна змінити за допомогою ультрафіолетового і видимого випромінювання. Такі об'єкти складаються з вокселів, що містять один з трьох видів чорнил, кожен з яких відповідає за певний колір.

Брак такої схеми полягає в тому, що розподіл кольорів задається на етапі друку і потім вигляд можна змінити лише обмеженим чином. Крім того, її не можна застосовувати до вироблених іншими методами предметів. У своїй новій роботі інженери допрацювали схему і позбавили її цих недоліків.

Головна відмінність нової схеми полягає в тому, що автори створили єдиний розчин, що містить відразу три барвники. Це дозволяє наносити розчин відразу на весь предмет, а після цього вільно маніпулювати розподілом кольорів. Розчин складається з чорнил трьох кольорів, що використовуються в субтрактивній схемі CMYK: блакитного, пурпурового і жовтого. Кожен барвник у розчині має фотохромні властивості і дезактивується під дією видимого світла з певним діапазоном довжин хвиль.

Спочатку на предмет за допомогою розпилення або іншого зручного методу необхідно нанести прозорий розчин з дезактивованими барвниками. Після цього пофарбований об'єкт необхідно поставити на обертову платформу, біля якої розташовується проектор і ультрафіолетовий випромінювач.

Перефарбовування предмета відбувається в два етапи. Спочатку він повністю освітлюється ультрафіолетовим світлом, через що всі барвники стають кольоровими, а розчин в цілому стає чорним. Після цього проектор починає виводити на предмет кольорову проекцію, причому через різницю в кольорі зображення в різних областях, а також у часі дезактивації кожного з трьох чорнил, проектоване зображення постійно змінюється, що можна бачити на демонстраційному ролику. При необхідності перефарбувати предмет з різних сторін платформа повертається і процес запускається спочатку.

Крім складу розчину та опромінюючого обладнання, автори також створили програмне забезпечення, що спрощує перефарбовування. Вони реалізували його у вигляді плагіну до популярного пакету для 3D-моделювання Blender. Спочатку користувач накладає на поверхню 3D-моделі предмета потрібне йому зображення, а потім плагін створює для проектора набір зображень, що дозволяє домогтися розподілу кольорів, заданого користувачем.

Інженери зазначають, що новий метод має кілька переваг порівняно з описаним у їхній попередній роботі. Наприклад, роздільна здатність зображення не обмежується під час друку розміром вокселів і обмежена лише роздільною здатністю проектора. Крім того, для нанесення розчину на предмет можна використовувати різні методи, а не тільки 3D-друк.

Минулого року інженери з США і Тайланду описали метод, що дозволяє друкувати на 3D-принтері репродукції картин, які відтворюють колір оригіналу з високою точністю. Авторам вдалося досягти цього завдяки друку кожного фрагмента картини кількома шарами з різними кольорами.