仿生指纹膜制作材料: 液态硅胶、固化液、纳米指纹采集模、搅拌盒等。

指印显现材料: A4 纸 、印泥、电子秤、照相机等。

1.2.1 硅胶仿生指纹膜的制作

1）取出纳米指纹采集模放置在桌面上, 使用吹风机热风在距离采集模1~2 cm处加温1~3 min, 使采集模稍微融化。2）将手清洗干净, 将手指平稳地按压在局部已经软化的纳米胶上, 力度适中, 不可特别用力, 防止指纹变形。按下约1 min, 待纳米胶完全凝固不粘手后把手指慢慢提离。3）用针筒抽取液态硅胶0.8 mL左右到搅拌盒中, 将固化液滴入2~3滴, 迅速搅拌均匀。4）将搅拌好的液体涂抹在纳米指纹采集模上, 均匀涂开, 等待凝固, 将没有指纹的部位剪掉。

选择20~40岁的50名人员为指纹样本提供者, 其中男性、女性各25名。分别用3个模具, 每人选一个手指进行指纹膜制作, 用3个模具分别制作5个指纹膜, 共制作15个指纹膜, 选取其中3个质量好的指纹膜进行实验。

1.2.2 印泥指印的制作

1）用仿生指纹膜蘸取印泥, 使印泥将仿生指纹膜全面覆盖, 尽量保持印泥分布均匀, 将A4纸放在电子秤上, 分别以轻度（80~120 g）、中度（260~300 g）、重度（460~500 g）的垂直力按压A4纸, 形成印泥指印。2）将同一手指以相同力度蘸取印泥后, 分别以上述轻度、中度、重度三种力度直接捺印在A4纸上, 形成真实指印。3）使用照相机对硅胶仿生指纹膜印泥指印和真实指纹印泥痕迹拍照。

选取1名男性样本展示如下：轻、中、重度压力下硅胶仿生指纹膜印泥痕迹, 如图1a~c; 轻、中、重度压力下真实指纹印泥痕迹, 如图1d~f。

图1

Fig.1

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图1 不同压力下硅胶仿生指纹膜印泥痕迹和真实指纹印泥痕迹（a: 轻度压力下硅胶仿生指纹膜印泥痕迹; b: 中度压力下硅胶仿生指纹膜印泥痕迹; c：重度压力下硅胶仿生指纹膜印泥痕迹; d：轻度压力下真实指纹印泥痕迹; e: 中度压力下真实指纹印泥痕迹; f：重度压力下真实指纹印泥痕迹）Fig.1 Ink marks resulted from silicone bionic fingerprint film and/or real finger under different pressures (a/b/c: the silicone bionic fingerprint film’ s under small/moderate/intensive pressure; d/e/f: the real finger’ s under small/moderate/intensive pressure)

在制作样本时发现, 硅胶仿生指纹膜因其硅胶材质对印泥具有很强的粘性, 在蘸取印泥的过程中, 印泥会产生“ 拉丝状” 附着, 不能够均匀分布在硅胶仿生指纹膜表面, 蘸取时硅胶仿生指纹膜的受力点会产生印泥堆积, 部分小犁沟被印泥填充, 从而不能够清楚地体现指纹乳突纹线印痕, 而皮肤对于印泥吸附性不强, 印泥能够均匀地分布在指纹表面, 能够清楚客观地反映出指纹乳突纹线特征。通过分析研究, 总结硅胶仿生指纹膜印泥痕迹和真实指纹印泥痕迹的具体特征如下：

仿生指纹膜印泥指印会出现“ 空白” 痕迹, 而真实指纹印泥痕迹纹线连贯, 乳突纹线清晰, 如图2为中度压力下硅胶仿生指纹膜印泥痕迹与中度压力下真实指纹印泥痕迹的“ 空白” 特征对比。硅胶仿生指纹膜印泥痕迹产生“ 空白” 痕迹的原因有：1）硅胶仿生指纹膜制作中因气泡的排出而产生不可避免的乳突纹线缺损。2）硅胶材质对印泥具有强粘性, 导致印泥在硅胶仿生指纹膜表面分布厚度不均匀^[2]。

图2

Fig.2

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	图2 中度压力下硅胶仿生指纹膜印泥痕迹和真实指纹印泥痕迹“ 空白” 特征（a: 中度压力下硅胶仿生指纹膜印泥痕迹“ 空白” 特征; b: 中度压力下真实指纹印泥痕迹相同位置痕迹特征）Fig.2 Different “ blank” signs revealed between the prints of silicone bionic fingerprint film and real finger under moderate pressure (a: the silicone bionic fingerprint film’ s; b: same place from the real finger’ s)

轻度压力下, 硅胶仿生指纹膜的小犁沟痕迹较真实指纹小犁沟痕迹宽, 而在增加捺印压力时, 硅胶仿生指纹膜乳突纹线痕迹相对于真实指纹印泥痕迹变粗, 小犁沟痕迹变窄。

硅胶仿生指纹膜印泥痕迹边缘凹凸不齐, 呈不规则形状, 而真实指纹印泥痕迹边缘圆滑呈椭圆形。如图3为中度压力下硅胶仿生指纹膜印泥痕迹与真实指纹印泥痕迹边缘不整齐特征的对比。原因有：1）硅胶对于印泥的强粘性导致硅胶仿生指纹膜蘸取印泥时, 边缘会形成印泥的点状堆积, 当其捺印在纸张上时, 印泥会扩散形成圆形凸出, 而真实指纹对于印泥粘性较弱, 在接触印泥时不会形成印泥的点状堆积。2）因硅胶的强粘性, 印泥会将硅胶仿生指纹膜裁剪时边缘有棱角的地方完整体现出来, 而真实指纹为椭圆形, 并没有凸出的棱角痕迹。3）因硅胶的材质较硬, 在蘸取印泥并进行印泥涂抹时, 不能以完整的长弧线的形式体现出来, 这种凹凸不平的痕迹会随着捺印力度的增加而逐渐趋于圆润, 而真实指纹印泥痕迹不会随着力度的变化导致痕迹边缘弧线出现凹凸不平的状态。

图3

Fig.3

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	图3 中度压力下硅胶仿生指纹膜印泥痕迹和真实指纹印泥痕迹边缘特征（a: 中度压力下硅胶仿生指纹膜印泥痕迹边缘特征; b: 中度压力下真实指纹印泥痕迹相同位置边缘特征）Fig.3 Different “ edge features” exposed between the prints of silicone bionic fingerprint film and real finger under moderate pressure (a: the silicone bionic fingerprint film’ s; b: same place from the real finger’ s)

硅胶仿生指纹膜印泥痕迹会产生假的细节特征, 如图4为重度压力下硅胶仿生指纹膜印泥痕迹与真实指纹印泥痕迹的乳突纹线细节特征的对比。图中硅胶仿生指纹膜印泥痕迹1号标注为类似“ 小桥” 特征, 而真实指纹印泥痕迹中并没有“ 小桥” 特征, 这是因为硅胶对于印泥的强粘性, 使印泥在硅胶仿生指纹膜乳突纹线上过多附着, 并在小犁沟中形成点状堆积, 捺印时形成类似“ 小桥” 特征, 且硅胶仿生指纹膜中“ 小桥” 特征数量多, 难以分辨, 真实指纹印泥痕迹中“ 小桥” 痕迹的纹线相对于正常乳突纹线较细, 可以分辨; 图中2号标注为指印中的“ 斗形纹” , 真实指纹可以清楚反映出“ 斗形纹” 的形态与种类, 而硅胶仿生指纹膜印泥痕迹“ 斗形纹” 处呈模糊状态; 图中3号标注为真实指纹的“ 分歧” 特征, 因为印泥的粗糙使真实指纹印泥痕迹部分“ 分歧” 显现不完整, 而硅胶仿生指纹膜印泥痕迹中对于“ 分歧” 细节特征无法显现; 图中4号标注为真实指纹“ 点眼” 特征, 真实指纹印泥痕迹中“ 点眼” 痕迹清晰可见, 而硅胶仿生指纹膜印泥痕迹应是“ 点眼” 痕迹处呈印泥堆积状^[3]。

图4

Fig.4

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	图4 重度压力下硅胶仿生指纹膜印泥痕迹和真实指纹印泥痕迹细节特征（a: 重度压力下硅胶仿生指纹膜印泥痕迹细节特征; b: 重度压力下真实指纹印泥痕迹相同位置细节特征）Fig.4 Different “ nuances” unveiled between the prints of silicone bionic fingerprint film and real finger under intensive pressure (a: the silica gel bionic fingerprint film’ s; b: same place from the real finger’ s)

因为印泥对于硅胶仿生指纹膜的附着力大于印泥对于纸张的附着力, 轻度压力下的硅胶仿生指纹膜印泥痕迹纹线不连续、“ 断裂” 现象明显, 当力度增加到一定程度时, 纹线连续性增强、“ 断裂” 痕迹减少, 而真实指纹印泥痕迹纹线连贯、清晰, 如图5为轻度、重度压力下硅胶仿生指纹膜印泥痕迹的对比^[4]。

图5

Fig.5

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	图5 轻度、重度压力下硅胶仿生指纹膜印泥痕迹断裂纹线特征（a: 轻度压力下硅胶仿生指纹膜印泥痕迹断裂纹线特征; b: 重度压力下硅胶仿生指纹膜印泥痕迹相同位置断裂纹线特征）Fig.5 "Broken" difference between the characteristics of prints from silica gel bionic fingerprint film under mild and intensive pressure (a: mild pressure; b: intensive pressure)