发丝表面的艺术
随着纳米技术的飞速发展，小型化和微型化也已成为艺术创作的一种时尚。以雕塑为例，英国当代微雕大师威拉德借助显微镜，在针眼里成功雕刻了“亨利八世和他的6个老婆”，人物身高1毫米不到；2007年，两位意大利纳米艺术家斯凯利和歌德则采用“光刻”技术制作了硅自由女神像雕塑，身高仅为0.5毫米；比上述自由女神像还小的“纳米”雕塑来自美国伯明翰大学纳米研究实验室，是一个真正意义上的“纳米人”，身高只有0.0004毫米，即400纳米左右，和病毒的尺寸相当；尽管如此，“纳米人”还不是最小的，目前世界上最小的雕像出自美国IBM公司的科学家之手，是一个“分子人”，塑像共由28个一氧化碳分子组成。
对一般人来说，发丝是极其细微的。但在显微镜下，发丝的表面仍有很大的艺术发挥空间。现在，借助显微镜和先进的微纳加工技术，一些科学艺术家已经可以在单根头发上进行塑像、雕刻、绘画等，充分彰显了微纳科技与艺术的高度结合。发丝虽小，但已足够为科学艺术家的创作提供“广阔”的平台。
精妙的发丝艺术品
, 百拇医药
发丝表面艺术是近些年来才引起人们广泛关注的一种微型艺术形式，发丝艺术作品可分为塑像、绘画、雕刻等。英国当代微雕大师维拉德创作的微雕艺术品——“爬发丝的猫”，猫身体、尾巴、四足等的粗细和发丝的直径相当；当代华人微雕艺术家金银华的作品“一根头发丝上彩绘的40位美国总统”则是一副绘画作品；美国麦克马斯特大学皮埃尔教授采用“镓离子束聚焦”刻蚀工艺，在头发丝表面“刻划”出麦克马斯特大学校徽。
从制作工艺上来看，发丝表面艺术作品可分为基于传统手工的作品和基于微纳加工技术的作品。基于传统手工的微雕或微画的创作主要靠手工完成，不过创作或欣赏过程中需要高倍的显微镜，同时，对雕刻、绘画的工具也有很高的要求。基于微纳加工技术的作品则更加微小，如麦克马斯特大学校徽和日本学者松井真二采用离子束化学气相沉积技术在发丝表面上构造的三维体育场。这些作品创作通常需要能够产生高能量聚焦离子束或光束的设备，有时甚至还要求苛刻的实验环境。
一般来说，基于传统手工方法创作的微雕或微画大多都属于物理方法的作品。其过程仅涉及材料的舍弃、搬移或水彩的粘附。而像基于微纳加工技术的雕刻或塑像大多可以归结为基于化学方法的作品。这些发丝表面艺术品的创作过程往往要涉及发质表面成分的变化或新物质的产生。
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发丝表面艺术作品可分为百微米量级和微纳米量级两大类。传统手工创作的发丝表面微雕或微画大都属于百微米量级，如“爬发丝的猫”和“发丝上的美国总统”，这些作品的特征尺寸都与发丝直径相当，为几百微米。基于微纳加工技术的雕刻或塑像则大多属于微纳米量级，如“发丝表面的体育场”的高度为几微米，但体育场的柱子和横梁的直径却仅有百十纳米。百微米量级的作品在高倍光学显微镜下就能看得很清楚，而要欣赏微纳米量级的作品则通常需要分辨率更高的电子显微镜。
不断创新的微雕技术
技术的进步不断刺激着艺术家的想象空间，目前，常见的微雕工艺技术有以下几种。
1. 传统的手工创作工艺以“爬发丝的猫”为例，其创作过程大致如下：首先使用极其微小的刻刀(刻刀的刃部尺寸约为发丝直径的1/7)对金块、砂糖粒或沙粒进行微雕；雕刻这些作品时，必须保持高度注意力，呼吸均匀，并抓紧利用两次心跳的间隔来工作；事实上，任何一点失误都会毁掉整个作品。猫雕刻完成后，再移植到发丝上。整个过程，包括作品的欣赏都需要借助光学显微镜来完成。金银华同样是在光学显微镜下完成的“发丝上的美国总统”。为了在发丝表面完成40位总统的彩色绘制，金银华专门用老鼠的胡须和鸡毛杆制作了“鼠须笔”，同时又将普通国画的颜料精研磨成极其细微的微型画颜料；接着，在数百倍的光学显微镜下对发丝表面涂抹，并绘制出了一个个鲜活的美国总统形象。可见，传统的手工发丝微雕、微画创作，不仅要求艺术家要有娴熟的技艺，同时也在考验艺术家的耐心和毅力。
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2. 离子束刻蚀技术离子束刻蚀技术采用电磁场加速和聚焦带电的离子，进而可对发丝的表面进行刻蚀。离子束刻蚀原理与目前市场上流行的光刻技术相似，但由于离子的德布罗意波(物质波)波长很短，因而刻蚀精度更高。离子束光刻主要包括聚焦离子束刻蚀和离子投影刻蚀等。其中，聚焦离子束刻蚀发展得较早，也较为完备，特别是镓离子聚焦技术。遗憾的是，离子束刻蚀技术效率低下，很难在实际生产中得到应用，但这并不妨碍科学艺术家用它在发丝表面开展纳米雕刻艺术创作。
3. 离子束化学气相沉积(FIB-CVD)技术离子束化学气相沉积技术最早是日本学者松井真二提出的。该技术需要将一根头发置于芳烃的实验气氛环境中，并采用30keV(千电子伏)的聚焦镓离子束在发丝表面进行化学气相诱导沉积。目前，利用该项技术，松井真二已经在发丝表面制作了多个三维的纳米结构(雕塑)。FIB-CVD雕塑制作的思路如下：沉积时，先固定离子束，在发丝表面诱导形成一个基础立柱；然后离子束被移动一个不超过立柱直径的距离，静止不动直到在立柱顶端沉积出几十纳米厚度的阶梯；继续重复上述过程，就能使得沉积的材料层层叠加在前面沉积的结构上；最终在发丝表面构造出复杂的三维纳米结构塑像来。
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4. 双光束聚合技术 近年来，一种被称作“双光束聚合”的技术已经被发展到三维纳米构型的加工，并被用于发丝表面塑像的构建。这里，最为典型的当数德国科学家奥夫相尼科夫的微雕作品——“发丝上的纳米维纳斯像”。该塑像高度仅为红血球直径的4倍，身高约40微米，腰围约20微米。在纳米维纳斯像的制造过程中，奥夫相尼科夫使用两股激光射线照射浸在合成树脂溶液中的一根发丝的表面，溶液中只有被两股激光射线交叉照射到的那部分树脂才凝固起来，形成雕塑件的“部件”，这样的部件精度为120纳米。
随着纳米技术的不断发展，新的微纳加工设备不断出现，为发丝表面的艺术创作提供了更多的技术手段和途径。然而，掌握这些先进微加工技术的人却常常不是艺术家，而是科技工作者。科学家拥有技术，拥有设备，但对艺术比较生疏。大多数艺术家在宏观世界中拥有很好的才艺，但面对一大堆高深的纳米仪器，却是无从下手。要创作出更多更好的发丝表面艺术作品，科学家应责无旁贷，不断加深自己的艺术修养；当然，艺术家和科学家进行联合创作，优势互补，也是当前发展发丝表面艺术的绝佳途径。
【责任编辑】张小萌, 百拇医药(沈海军)
对一般人来说，发丝是极其细微的。但在显微镜下，发丝的表面仍有很大的艺术发挥空间。现在，借助显微镜和先进的微纳加工技术，一些科学艺术家已经可以在单根头发上进行塑像、雕刻、绘画等，充分彰显了微纳科技与艺术的高度结合。发丝虽小，但已足够为科学艺术家的创作提供“广阔”的平台。
精妙的发丝艺术品
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发丝表面艺术是近些年来才引起人们广泛关注的一种微型艺术形式，发丝艺术作品可分为塑像、绘画、雕刻等。英国当代微雕大师维拉德创作的微雕艺术品——“爬发丝的猫”，猫身体、尾巴、四足等的粗细和发丝的直径相当；当代华人微雕艺术家金银华的作品“一根头发丝上彩绘的40位美国总统”则是一副绘画作品；美国麦克马斯特大学皮埃尔教授采用“镓离子束聚焦”刻蚀工艺，在头发丝表面“刻划”出麦克马斯特大学校徽。
从制作工艺上来看，发丝表面艺术作品可分为基于传统手工的作品和基于微纳加工技术的作品。基于传统手工的微雕或微画的创作主要靠手工完成，不过创作或欣赏过程中需要高倍的显微镜，同时，对雕刻、绘画的工具也有很高的要求。基于微纳加工技术的作品则更加微小，如麦克马斯特大学校徽和日本学者松井真二采用离子束化学气相沉积技术在发丝表面上构造的三维体育场。这些作品创作通常需要能够产生高能量聚焦离子束或光束的设备，有时甚至还要求苛刻的实验环境。
一般来说，基于传统手工方法创作的微雕或微画大多都属于物理方法的作品。其过程仅涉及材料的舍弃、搬移或水彩的粘附。而像基于微纳加工技术的雕刻或塑像大多可以归结为基于化学方法的作品。这些发丝表面艺术品的创作过程往往要涉及发质表面成分的变化或新物质的产生。
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发丝表面艺术作品可分为百微米量级和微纳米量级两大类。传统手工创作的发丝表面微雕或微画大都属于百微米量级，如“爬发丝的猫”和“发丝上的美国总统”，这些作品的特征尺寸都与发丝直径相当，为几百微米。基于微纳加工技术的雕刻或塑像则大多属于微纳米量级，如“发丝表面的体育场”的高度为几微米，但体育场的柱子和横梁的直径却仅有百十纳米。百微米量级的作品在高倍光学显微镜下就能看得很清楚，而要欣赏微纳米量级的作品则通常需要分辨率更高的电子显微镜。
不断创新的微雕技术
技术的进步不断刺激着艺术家的想象空间，目前，常见的微雕工艺技术有以下几种。
1. 传统的手工创作工艺以“爬发丝的猫”为例，其创作过程大致如下：首先使用极其微小的刻刀(刻刀的刃部尺寸约为发丝直径的1/7)对金块、砂糖粒或沙粒进行微雕；雕刻这些作品时，必须保持高度注意力，呼吸均匀，并抓紧利用两次心跳的间隔来工作；事实上，任何一点失误都会毁掉整个作品。猫雕刻完成后，再移植到发丝上。整个过程，包括作品的欣赏都需要借助光学显微镜来完成。金银华同样是在光学显微镜下完成的“发丝上的美国总统”。为了在发丝表面完成40位总统的彩色绘制，金银华专门用老鼠的胡须和鸡毛杆制作了“鼠须笔”，同时又将普通国画的颜料精研磨成极其细微的微型画颜料；接着，在数百倍的光学显微镜下对发丝表面涂抹，并绘制出了一个个鲜活的美国总统形象。可见，传统的手工发丝微雕、微画创作，不仅要求艺术家要有娴熟的技艺，同时也在考验艺术家的耐心和毅力。
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2. 离子束刻蚀技术离子束刻蚀技术采用电磁场加速和聚焦带电的离子，进而可对发丝的表面进行刻蚀。离子束刻蚀原理与目前市场上流行的光刻技术相似，但由于离子的德布罗意波(物质波)波长很短，因而刻蚀精度更高。离子束光刻主要包括聚焦离子束刻蚀和离子投影刻蚀等。其中，聚焦离子束刻蚀发展得较早，也较为完备，特别是镓离子聚焦技术。遗憾的是，离子束刻蚀技术效率低下，很难在实际生产中得到应用，但这并不妨碍科学艺术家用它在发丝表面开展纳米雕刻艺术创作。
3. 离子束化学气相沉积(FIB-CVD)技术离子束化学气相沉积技术最早是日本学者松井真二提出的。该技术需要将一根头发置于芳烃的实验气氛环境中，并采用30keV(千电子伏)的聚焦镓离子束在发丝表面进行化学气相诱导沉积。目前，利用该项技术，松井真二已经在发丝表面制作了多个三维的纳米结构(雕塑)。FIB-CVD雕塑制作的思路如下：沉积时，先固定离子束，在发丝表面诱导形成一个基础立柱；然后离子束被移动一个不超过立柱直径的距离，静止不动直到在立柱顶端沉积出几十纳米厚度的阶梯；继续重复上述过程，就能使得沉积的材料层层叠加在前面沉积的结构上；最终在发丝表面构造出复杂的三维纳米结构塑像来。
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4. 双光束聚合技术 近年来，一种被称作“双光束聚合”的技术已经被发展到三维纳米构型的加工，并被用于发丝表面塑像的构建。这里，最为典型的当数德国科学家奥夫相尼科夫的微雕作品——“发丝上的纳米维纳斯像”。该塑像高度仅为红血球直径的4倍，身高约40微米，腰围约20微米。在纳米维纳斯像的制造过程中，奥夫相尼科夫使用两股激光射线照射浸在合成树脂溶液中的一根发丝的表面，溶液中只有被两股激光射线交叉照射到的那部分树脂才凝固起来，形成雕塑件的“部件”，这样的部件精度为120纳米。
随着纳米技术的不断发展，新的微纳加工设备不断出现，为发丝表面的艺术创作提供了更多的技术手段和途径。然而，掌握这些先进微加工技术的人却常常不是艺术家，而是科技工作者。科学家拥有技术，拥有设备，但对艺术比较生疏。大多数艺术家在宏观世界中拥有很好的才艺，但面对一大堆高深的纳米仪器，却是无从下手。要创作出更多更好的发丝表面艺术作品，科学家应责无旁贷，不断加深自己的艺术修养；当然，艺术家和科学家进行联合创作，优势互补，也是当前发展发丝表面艺术的绝佳途径。
【责任编辑】张小萌, 百拇医药(沈海军)