PFI-TT: Fabrication of color-shifting coatings containing reflective microstructures

PFI-TT:含有反射微结构的变色涂层的制造

基本信息

  • 批准号:
    2016420
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 25万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2020-08-15 至 2023-01-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The broader impact/commercial potential of this Partnerships for Innovation - Technology Translation (PFI-TT) project is to design, fabricate, and evaluate the properties of coatings that change color when viewed at different angles or under different lighting conditions for technological and aesthetic use. Color-shifting coatings have commercial applications as diverse as security, anti-counterfeiting, decorative paints, cosmetics, packaging, and advertising. Current color-shifting coatings technologies rely on very small nanoscale structures, which are challenging and expensive to produce. Current technologies also provide little control over the specific colors reflected and the angles to which those colors are reflected. More customizable color-shifting coatings that use larger microscale structures may enhance the distinctiveness of security features, provide new avenues for self-expression, and reduce cost. Success of this project may enable the design of the microstructures to create customized, desired color palettes that can be fabricated by scalable methods. The proposed technology will also be incorporated into an entrepreneurial innovation course at Penn State as a team-based case study to provide undergraduates with hands-on experiences developing a commercialization plan for a new technological invention.The proposed project aims to exploit, for the purposes of coatings design, the color generation that occurs when light reflects multiple times within microstructures. Existing color-shifting materials, such as diffraction gratings or thin films, create optical interference through the use of periodic nanostructures. By using microstructures that are orders of magnitude larger and easier to fabricate in various geometries, there is an opportunity for greater customization of the reflected colors. Objectives of this project include the fabrication of microstructure arrays over large areas, generation of nickel metal molds that can be used for polymer imprinting of microstructures, evaluation of thermoplastic polymer embossing and scalable methods for microstructure film production, and evaluation of the prototype film optical properties as benchmarked against current competitor coatings. Partnerships to aid manufacturing scalability will be pursued. Customer discovery will be conducted to aid in evaluation of commercial potential and target market applications.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
该创新-技术转化合作伙伴关系(PFI-TT)项目的更广泛影响/商业潜力是设计、制造和评估涂层的性能,这些涂层在不同角度或不同照明条件下观察时会发生颜色变化,以用于技术和美学用途。变色涂料具有多种商业应用,如安全、防伪、装饰涂料、化妆品、包装和广告。目前的色移涂层技术依赖于非常小的纳米级结构,这是具有挑战性的和昂贵的生产。 目前的技术还几乎不能控制反射的特定颜色和这些颜色反射的角度。使用更大的微尺度结构的更可定制的变色涂层可以增强安全特征的独特性,为自我表达提供新的途径,并降低成本。该项目的成功可能使微结构的设计能够创建可通过可扩展方法制造的定制的所需调色板。这项技术也将被纳入宾夕法尼亚州立大学的创业创新课程中,作为一个团队案例研究,为本科生提供为新技术发明制定商业化计划的实践经验。该项目旨在为涂层设计开发当光在微观结构中多次反射时产生的颜色。现有的色移材料,如衍射光栅或薄膜,通过使用周期性纳米结构产生光学干涉。通过使用更大数量级并且更容易以各种几何形状制造的微结构,存在反射颜色的更大定制的机会。该项目的目标包括在大面积上制造微结构阵列,生成可用于微结构聚合物压印的镍金属模具,评估热塑性聚合物压印和微结构薄膜生产的可扩展方法,并评估原型薄膜的光学性能,以当前竞争对手的涂层为基准。将寻求合作伙伴关系,以帮助制造业的可扩展性。该奖项反映了NSF的法定使命,并通过使用基金会的知识价值和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。

项目成果

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