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2020年3月號

高效防偽微納結構成型技術

驗證容易偽造難


在商業社會,以金錢換取價值相當的貨物是理所當然的事,沒有人會願意受騙。可是,全球竟有接近一成商品是盜版或偽造產品[1],而隨著網購興起,此問題似乎日趨嚴重。假如按正品的價格換來盜版手袋、冒牌球鞋,損失的只是金錢;萬一買到的是假藥,那就可能要賠上健康,甚至性命。每年單是偽冒和劣質的瘧疾及肺炎藥物就奪去了全球25萬名兒童的生命[2]

。因此,科學家和專家不斷研究新的防偽方法,但侵權者大多能在一、兩年內破解有關技術,成功複製防偽標記。目前,只有全息圖案和微納圖案等光學防偽技術確切有效,達到驗證容易偽造難的效果,不過製造微納圖案的傳統方法成本甚高,只有極少數高端品牌才負擔得起。有見及此,工業及系統工程學系精密加工技術國家重點實驗室的杜雪教授,率領研究小組開發低成本微納結構表面成型技術,以擴大光學防偽技術的應用,杜絕贗品,讓廣大消費者安心購物。

傳統微納圖案的製造方法

傳統微納圖案以光刻技術製成,生産周期較長。杜教授指:「製造微納圖案的光刻設備售價高昂,並不是每個廠商都能負擔。此外,光刻技術需要借助光致抗蝕劑(又名光刻膠)將掩膜版上的圖形轉移到基片上,多層結構的微納圖案則需要進行多次光刻才能製成,所以生産商難以通過縮短生産周期來提升生産力。」

衍射光學元件

有見及此,杜教授的團隊開發嶄新的微納結構表面成型技術及相關設備,在目標商品表面噴上透明的光敏膠膜,再用經衍射光學元件加密的母版在光敏膠上壓出微納結構,然後以紫外綫令光敏膠固化,成型的微納結構就會永久附于産品表面。杜教授解釋道:「此技術的首個特點是,要把已成型的微納結構移花接木到贋品上是不可能的事,因爲光敏膠膜只有幾微米厚,用肉眼是難以觀察到的,任何企圖令微納結構與産品分離的動作都會破壞它,令它無法被重用。第二,我們以光學手段將商標或圖案設計成許多肉眼無法辨識的微納臺階,構成衍射光學元件,藉此進行加密,整個商標或圖案只能通過對微納結構發射特定波長的激光重組出來,大大提高了複製的難度。團隊可以按客戶和産品的需求設計任何形狀商標或圖案,而設計過程乃高度機密,且涉及特別的專業知識,因此它幾乎不可能被複製。第三,衍射元件的母版是通過團隊開發的特殊超精密加工工藝製作的,此工藝過程需要超精密的加工設備和特別的加工方法,所以此技術防僞程度較高。」

在量産過程中,該成型技術並不涉及蝕刻和超精密加工,所以生産周期遠比傳統方法短,同時生産設備成本也遠較光刻設備低,因此投資成本較低。杜教授說:「我們期望有關技術能推動光學防僞及激光表面認證技術普及化,令消費品及文件的真僞驗證更易施行,以保障大衆權益。」

2019年11月,用於防偽的微納結構表面快速成型技術於亞洲國際創新發明大獎中奪得金獎及傑出超精密科技發明大獎。


[1]“Fighting counterfeiting at the nanoscale.” 2019年6月5日。Nature Nanotechnology。擷取自 https://www.nature.com/articles/s41565-019-0484-0

[2] Sample, Ian. “Fake drugs kill more than 250000 children a year, doctors warn.” 2019年3月11日。The Guardian。擷取自 https://www.theguardian.com/science/2019/mar/11/fake-drugs-kill-more-than-250000-children-a-year-doctors-warn

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