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纸币的印刷与防伪技术

彩世界开奖app苹果下载,原标题:从可穿戴设备到纸币防伪,这种技术将走进我们生活的方方面面

收藏纸币,辨别真伪是第一关。

马继刚也表示,我国第五套人民币的防伪技术与其他国家纸币相比,还存在需要改进的地方。

style="font-size: 16px;">复旦大学的研究者揭示了导致有机薄膜晶体管性能变化的机制,为进一步改良以有机薄膜晶体管为代表的柔性电子技术开拓了前景,从可穿戴设备到纸币防伪,柔性电子技术将有望走进我们生活。

纸币的印刷属于特种印刷,在中国由人民银行下属的各个印钞厂执行,第三套人民币的印制厂家有北京厂与上海厂,第四套与第五套的印制厂家更多,据爱好者研究总结,第五套人民币的印制厂家共有大约8个。

比如加拿大,在制造印制20、50、100加元纸币所用的纸张时,均采用了黑、白水印结合的方式,即与每一票面人物肖像图案相同的图案黑水印及面额数字白水印,人物肖像水印位于纸币正面的中部偏左位置的空白处,面额数字水印位于人物肖像的左下角。对光检验,这些水印上的图案、文字清晰可见。20加元的黑水印为英国女王伊丽莎白二世面朝右侧的侧面像,与正面左侧的人物肖像相同,同时在其左下角有一高为4.5mm的黑体面额数字“20”的白水印。而我国的水印技术相对比较简单,比如人民币100元的水印只是单一的毛泽东头像黑水印。

1965年,英特尔创始人之一的戈登·摩尔(Gordon E. Moore)提出,集成电路上可容纳的晶体管数目约每两年便会增加一倍。半导体技术已经以符合这种“摩尔定律”的趋势发展了数十年。然而,根据国际半导体技术发展蓝图组织(ITRS)的评估,这种发展势头将会减慢。而另一方面,有机薄膜晶体管(OTFT)作为印制电子关键技术,则在几年间获得了长足进展。

纸币的特殊属性与用途对纸币的质量有严苛的要求。它需要耐水洗,强度大,对化学物品有一定的耐受度,不掉墨,不粘连,同时具有一定的防伪功能。以上所列的每一条都要经过艰苦的攻关才能实现,当然在人民币几十年的历史上各类掉色掉墨的乌龙事件也时有发生。

还有的纸币使用荧光油墨,比如100加元正面左侧人物肖像偏左位置有用无色荧光油墨自上而下分上、中、下三部分顺序印刷的文字,上部为法文“BANQUE DE CANADA”,在紫外线的照射下,字母的上半部分为黄色,下半部分为红色,而这种技术在我国还相对落后。

有机薄膜晶体管研究可追溯到上世纪80年代。由于有机薄膜晶体管有良好的柔韧性,并具备厚度小、能弯曲等常规硅基微电子器件不易具备的特点,相关研究旋即受到广泛关注。复旦大学信息科学与工程学院仇志军副教授与刘冉教授领导的研究小组,继将有机薄膜晶体管的工作速度提升至可实用的量级后,又揭示了影响有机薄膜晶体管性能稳定性的本质机理。

钞票纸的生产是纸币生产的第一步。纸币的物理和化学稳定性主要决定于钞票纸的性质,所以生产出来高强度、厚薄均匀、耐水洗、耐酸碱同时具备一些防伪特征的钞票纸十分重要。各国的钞票纸详细配方大多是机密,但据说人民币的钞票纸原料是95%的棉短绒和5%的木浆,而美元的钞票纸原料是75%的棉短绒和25%的亚麻。成分不同自然颜色与手感也不同。人民币的钞票纸颜色洁白,手感光滑,而美元钞票纸为乳白色-淡黄白色,手感较为厚实。

有的国家纸币使用防复印油墨,用彩色复印机复制钞票时,这种油墨印刷的图案会发生颜色变化,致使复印出来的色调与原来票面上的色调完全不同。如日元就使用了这种油墨。

目前有机薄膜晶体管的发展主要面临两大难题。“一个是迁移率的问题,有机薄膜晶体管导电能力差,因此应用起来就比较困难。另外一个问题在于可靠性,有机薄膜晶体管在应用时可能不稳定。”刘冉教授介绍道:“这些年在提高迁移率方面获得不少进展。近两年我们开始研究第二个问题。”

与钞票纸直接相关的防伪技术有水印、安全线、防伪纤维等,以下分别介绍。

而缩微文字印刷采用特殊的制版工艺,将文字缩小到肉眼几乎看不到的程度,印到钞票上需借助放大镜方能观察到。该项技术在第五套人民币、美元、欧元、日元、港币等均有应用。但我国人民币的缩微印刷过于简单,只能看到面额。而在50加元背面用英、法两种文字缩微印刷着约翰·彼得斯·汉弗莱先生起草的《世界人权宣言》草案初稿“所有人生来是自由的,并且在尊严和权利上是平等的”。如果拿放大镜在100美元正面福兰克林像的衣领部位观察,会看到“美国银行”。

此前国际上对导致有机薄膜晶体管不稳定性的原因众说纷纭,而复旦大学的研究者提出了一个相对具有普适性机制模型:

水印是一种古老的防伪技术,广泛应用于各类支票、纸币、股票、存折、护照中。水印的原理如下:在抄制钞票纸的时候,有意地造成纸张的厚薄不同,这样透光看去,薄的部分颜色亮,厚的部分颜色暗,通过明暗对比形成图案。钞票上常见的水印有两种:满版水印与固定水印。满版水印,顾名思义,均匀而周期性地排布于整张钞票纸上,因此任何一张印好的钱上面都会有一定数量的水印图案。固定水印则是固定地出现在钞票的一个特定部位,对光一照立即就能看到。固定水印的防伪功能更强,但对技术的要求更高,因此在过去只能应用于大面额纸币上。直到第五套人民币发行,固定水印才在从一元到一百元的所有面值中普及。第一套人民币的水印较为复杂,在此不再详述;从第二套到第四套人民币中出现的满版水印有:空心五星水印、梅花五星水印、布币加空心五星水印、国旗五星水印和古钱币水印这五种;固定水印有:国徽固定水印、天安门放光芒固定水印、蒙古族头像、工人头像和毛主席头像这五种。第五套人民币100元和50元的固定水印是毛主席头像,小面额的固定水印是花卉图案。此外第五套人民币还有面额白水印,即5、10、20、50、100的面额数字水印。这种白水印本质上也是一种固定水印。

还有的国家采用隐形文字印刷。主要是依靠花纹线条排列的形式和角度来改变观察者的视觉感受,当观察者从一定的角度观察时,即可看到某种图案和花纹。这种制版技术因其独特的制版工艺,犯罪分子用普通的制版方法无法伪造,因此,具有较好的防伪效果,也是防伪的一种有效手段。比如5加元的正面人物肖像的脖颈处有一宽11mm的横向区域,该区域用蓝色油墨凹版印刷而成,在显微镜下观察,可见8行由英、法两种文字构成的隐形面额数字“FIVE·CINQ”,左侧有一高为8mm的隐形阿拉伯面额数字“5”;在背面左下角和右下角各有一块4mm×12mm的呈纵向的长条状区域,在显微镜下观察,可见该区域内有用6个阿拉伯面额数字“5”头对头环绕组成的雪花状图案。我国纸币的隐型印刷相对简单,比如05版100元人民币背面只可以看到隐型“COPY”字母。

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防伪纤维应用于纸币上也有很长的历史,一些英美印钞公司制造的民国币就曾经使用过。部分一版币也使用了带彩色纤维的钞票纸。二版、三版、四版币的钞票纸都不含彩色纤维,直到1999版的第五套人民币发行,红蓝彩色纤维才重现于较大面值的纸币上。此外还有一种无色荧光纤维,在紫外光照射下发出明亮的荧光。它首见于第四套人民币的部分后期票券上,也为第五套人民币所继承。

此外,人民币的安全线只有2毫米宽,十分简单。而很多纸币都采用双安全线,比如港币就有两条安全线,一条是磁性的,2毫米宽,用于机器识别,另一条5毫米宽,里面是激光全息摄影的紫荆花和面额。泰铢安全钱里是激光镂空的泰国国徽。

有机薄膜晶体管不稳定性机制模型。

安全线的出现晚于水印和防伪纤维,但极少数的民国币上已有应用。安全线的材质有金属质与塑料质的区别,有些金属质安全线带磁性,便于验钞机鉴别真伪。早期的安全线一般完全嵌入钞票纸中,如1990版50元和100元;近年来的安全线多为开窗式,一段段地浮在钞票纸表面。开窗安全线一般是全息的,上面有随着角度和光照变化而改变色泽的文字和图案。

暴露在空气中的有机薄膜晶体管会与空气中的水和氧气发生接触。在正向电压作用下,水分子和氧分子发生电化学反应,在器件表面形成带负电荷的氢氧根离子(OH﹣),这使得器件中带正电荷的载流子(器件中可自由移动的、带有电荷的物质微粒)被氢氧根离子束缚,导致器件无法正常工作。

钞票纸一旦制作完成,下一步就是印钞了。对于固定水印的人民币钞票纸,一版是35个水印,即印成35张纸币,横向5枚,竖向7枚。印制过程中所采用的技术也很复杂,但常见的主要是胶印和凹印两类。胶印一般用来印制底纹、花符,以及其他一些次要图案,包括一些小面额票券的主景图案。胶印的图案特点是没有厚度,完全浸润结合在纸面上,对光看去部分透光。

而在施加反向电压后,由于氢氧根离子发生逆向反应,被束缚的载流子又重获自由,在器件中正常流动。“晶体管有一个非常重要的功能,就是逻辑操作。原来晶体管是开着的,给它赋予的是1的状态,但过一段时间突然从1这个状态跳到0,这是我们所不希望的。” 仇志军指出:“(载流子)一会儿被锁住,一会儿又会被释放出来,没法控制,所以导致稳定性比较差。”

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这种描述水氧电化学反应和有机薄膜载流子间相互作用的模型,很好地解释了有机薄膜晶体管不稳定性的发生机制。根据这个模型,研究人员可能利用在有机薄膜晶体管的表面加合适的保护层等手段克服当前有机薄膜晶体管的不稳定性。

红三平一角的主景,印刷方式为胶印,颜色较浅

谈及有机薄膜晶体管在未来的应用,刘冉表示:“有机薄膜晶体管并不能取代硅的集成电路,但能够实现一些新的应用。”以有机薄膜晶体管为代表的柔性电子技术具有器件可伸展弯曲、加工设备相对简单、成本低廉等优点,在大面积的柔性显示设备及低成本的智能电子标签等领域具有广阔的应用前景。

凹印是一种技术含量较高的特种印刷技术,是纸币最重要的防伪措施之一。它的印版上需要印制的图案都是以浅浅的凹槽组成,印刷时凹槽中填满油墨,再以很大的压力压上钞纸,将油墨转移到钞纸上,紧紧附着其上。时至今日,钞票上凹印的人像和主景图案仍然需要由技师人工雕刻完成,笔画繁复,因此仿制者无法做到与正品完全一致。此外,凹印所需的设备也极为庞大,因此凹印假币一旦出现,背后一定有政权级别的势力推动。

从可穿戴设备到纸币防伪,柔性电子技术将有望走进我们生活的方方面面。

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红三凸一角的主景,印刷方式为凹印,颜色较深,色彩过渡自然,有光泽

大家可以穿着智能可穿戴设备进行锻炼。

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排版:小石头

枣红一角的主景,印刷方式为凹印,注意看干净利落的线条

题图来源:图虫创意

除了图案,需要印制在钞票上的还有冠字号码。冠字号码是纸币唯一的身份证号,不存在两张冠字号码完全相同的纸币。人民币的第一、二、三套纸币采用罗马字作为冠字,阿拉伯数字作为号码,冠字加号码一共十位。外汇兑换券采用拉丁字母,第四套、第五套纸币采用汉语拼音字母作为冠字,阿拉伯数字作为号码。第一、二、三、四套人民币的冠字号码基本没有防伪功能。第五套人民币的冠字号码有不同的防伪功能,如磁性号码、横竖双号码、双色号码、双色异形号码,等等。

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