作者：付饶 | 中国科学院大学 培养单位：中国科学院物理研究所 审核：左战春 副研究员 | 中国科学院物理研究所
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图片取自：www.sicpa.com
变色油墨：货币防伪与科技艺术的交融之光
在《无双》的故事中，变色油墨宛如一把神秘的钥匙，揭开了一场扑朔迷离的伪钞制造与侦破的较量。影片中，犯罪分子为了获得制造高仿美金所需的关键材料——变色油墨，不惜持枪抢劫军用运输车，力图掌握这一绝密的“财富密码”。这种变色油墨的神奇之处，在于其能够在不同光照与角度的变化下，显著改变颜色，成为钞票制作过程中不可或缺的核心秘密。随着油墨在光线照射下产生的颜色变化，它不仅让伪钞难以识别，更让整个故事的悬疑和紧张感达到了高潮。那么，电影中的变色油墨真有如此神奇的效果吗？到底这种油墨背后隐藏着怎样的技术原理呢？今天，我们就一起来揭开变色油墨的神秘面纱！
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电影无双剧照(图片取自网络)
一、光变油墨的神奇光学密码
光变油墨（OVI）作为变色油墨家族的重要成员，其核心原理在于光学干涉。在微观层面，光变油墨中的颜料颗粒被精心设计成具有特定的分层结构或晶体形态。当光线照射到这些颜料颗粒上时，会在不同的层面或晶体界面发生反射、折射和干涉现象。
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多层光学薄膜界面间的干涉原理示意图（图片取自：www.chinayunzhu.com）
以常见的多层薄膜干涉型光变颜料为例，其由多层具有不同折射率的薄膜叠加而成。在不同的光线入射角和视觉角下，光线在这些薄膜之间的光程差会发生改变。根据光的干涉原理，当光程差满足特定条件时，某些波长的光会相互加强，而其他波长的光则会相互抵消，从而使我们观察到的油墨颜色发生显著变化。这种变化并非简单的色调渐变，而是呈现出鲜明的双色对比效果，如从绿色瞬间转变为蓝色，或从金色跳跃至绿色，给人以强烈的视觉冲击。其基本原理如肥皂泡在阳光下呈现彩色一般。[1]
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阳光下的彩色肥皂泡（图片取自网络）
在货币印刷领域，光变油墨的应用需要高度精确的印刷工艺。凹版印刷和丝网印刷是其主要的应用方式。凹版印刷凭借其独特的版纹结构，能够精确控制油墨的厚度和分布，确保光变油墨在钞票表面形成均匀且细腻的涂层。在印刷过程中，印刷压力、油墨黏度和印刷速度等参数都经过严格调试，以保证光变效果的一致性和稳定性[2]。例如，我国的第五套人民币 100 元纸币上的光变油墨面额数字，在垂直观察时呈现金色，而当视角倾斜到一定程度时，会迅速转变为绿色。这种颜色的突变在日常生活中易于被公众识别，但对于造假者来说，要精确模拟这种光学效果却面临着巨大的技术挑战。
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第五套人民币一百元（大图为正面视角，黑框内为俯视角）（图片取自网络）
二、磁性光学可变墨水：动态防伪的创新华章
磁性光学可变墨水（OVMI），即 SPARK® 系列[3]，在光变油墨的基础上实现了重大突破，引入了磁场这一动态因素，开启了动态防伪的新篇章。
从材料科学的角度来看，OVMI 中的颜料除了具备光学可变特性外，还含有磁性成分。当受到外部磁场作用时，这些磁性颜料颗粒会在油墨层内发生定向排列和位移，从而引发颜色和图案的动态变化。这种动态效果不仅增加了防伪的复杂性，还提升了公众对货币真伪的识别度。
以 SPARK®Live 为例，其在技术创新方面取得了显著成就。它采用了新的油墨配方，优化了颜料的光学和磁性性能，使得颜色对比更加明亮，光反射效果更加强烈。同时，通过先进的印刷工艺，能够实现更高分辨率的图案印刷，如精细的线条、微小的图案元素等，这些图案在磁场作用下能够呈现出丰富多样的动态变化，为钞票增添了独特的安全深度感。
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不同视角下OVMI颜料的颜色对比（图片取自：regulaforensics.com）
在国际货币发行的实践中，SPARK®Live 的不同表现形式各显神通，例如：
SPARK®Live Truspin（圆圈型）在2023年南非第八系列纸币大放异彩，在钞票右下角，我们看到SPARK®Live Truspin 的变色动物。当钞票倾斜时，圆圈会旋转并改变颜色，这是通过精确控制磁性颜料的分布和磁场的作用方式实现的，这种独特的视觉效果是造假者难以企及的。
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SPARK®Live Truspin（圆圈型）（图片取自网络）
SPARK®Live Rolling-bar（滚动型）在澳大利亚和新西兰等国的新版塑料钞上展现出简洁而高效的防伪魅力。滚动型的动态变化在钞票上呈现出流畅的线条流动效果，滚动效果可以是水平、垂直光条、上下或侧向移动。
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SPARK®Live Rolling-bar（滚动型）（图片取自：regulaforensics.com）
SPARK®Live Sandune（火焰型）在2019年被用于设计制造加拿大150周年建国纪念钞。在该纪念钞中，正面左侧面额字“10”上方，加拿大国会烈士纪念堂的拱窗图案，使用了光彩光变油墨印刷技术，拱窗上有条鲜亮的绿色光带，晃动观察图案颜色会在绿色和蓝色间交替变换。
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SPARK®Live Sandune（火焰型）（ 图片取自：www.sohu.com）
三、变色油墨的艺术美学与文化内涵
变色油墨在货币上的应用不仅仅是一种技术手段，更是一种艺术创作和文化表达。
从艺术设计的角度来看，变色油墨的颜色变化为钞票设计增添了动态和层次感。设计师们巧妙地利用光变和磁变效果，将货币的面额数字、图案元素等设计得更加生动和富有创意。例如，在一些纪念钞中，变色油墨被应用于重要的纪念图案或标志性建筑的印刷上，当光线或磁场变化时，这些图案仿佛被赋予了生命，从静态的图像瞬间转变为动态的视觉盛宴，极大地提升了纪念钞的艺术价值和收藏意义。
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人民币发行七十周年纪念币(图片取自网络)
在文化内涵方面， 变色油墨的应用也体现了一个国家或地区的科技实力和文化自信。它向世界展示了该国在货币防伪技术领域的领先地位，同时也反映了其对货币文化的重视和创新精神。例如，我国在人民币防伪技术中不断引入先进的变色油墨技术，不仅保障了货币的安全性，也彰显了中国在现代科技应用与传统文化传承方面的卓越能力。
参考资料：
[1] 维基百科. 薄膜干涉. https://en.wikipedia.org/wiki/Thin-film_interference
[2] 刘伯,刘志鹏. 光干涉型变色油墨的机理及应用[J]. 印刷技术,2003(35):52-53. DOI:10.3969/j.issn.1003-1960.2003.35.023.
[3] Glossary of Banknotes - Optically Variable Magnetic Ink (SPARK, OVMI)". regulaforensics.com. Regula Forensics.
[4] Xuping Gong, Min Huang, Yuetong Shen, Ziwen Wei, Xiu Li, Yu Liu. Color Measurement Methods for Optically Variable Ink[J]. Acta Optica Sinica, 2023, 43(22): 2212003(in chinese).
编辑：潇潇雨歇
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