发丝上的微雕，艺术家也能借助科学将自己的艺术作品“微小化”

随着纳米技术的飞速发展，微型化、小型化已成为艺术创作的一种时尚。以雕塑为例，当代英国微雕塑家威拉德借助显微镜，成功地将“亨利八世和他的六个妻子”刻在针眼上，塑像的高度不足1毫米。

2017年，两位意大利纳米艺术家史高丽和歌德用“光刻”技术制作了硅自由女神像，这座雕像只有0.5毫米高。

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“硅自由女神像”，身高只有0.0004毫米，大约400纳米，与病毒大小相同。然而，“纳米人”并不是最小的。目前，世界上最小的雕像是由美国IBM公司的科学家制作的。这是一个“分子人”，共有28个一氧化碳分子的雕像。

对于普通人来说，头发是极其细微的。但在显微镜下，头发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米加工技术，一些科学艺术家已经能够在一根头发上制作雕塑、雕刻、绘画等，充分展示了微纳米技术与艺术的高度结合。

当代中国微雕家金银华的作品，“一根头发丝上彩绘的40位美国总统”则是一副绘画作品；

麦克马斯特大学皮埃尔教授用“镓离子束聚焦”蚀刻工艺将麦克马斯特大学校徽“刻”在头发表面。

从制作技术的角度看，毛面艺术作品可以分为传统手工作品和基于微纳加工技术的作品。以传统手工为基础的微雕塑或微绘画的创作主要依靠手工，但在创作或欣赏过程中，需要高倍显微镜，同时对雕塑和绘画的工具也有很高的要求。基于微纳加工技术的作品更是微乎其微，如由麦克马斯特大学校徽和日本学者松井真纪子在头发表面构建的三维体育场采用离子束化学气相沉积技术。这些工作通常需要能够产生高能聚焦离子束或束流的设备，有时甚至需要实验环境。

一般来说，以传统手工方法为基础的微雕或微画大多属于物理方法的作品。这个过程只涉及材料舍弃，搬移或水彩的粘附。然而，大多数基于微纳加工技术的雕塑或雕像都可以归因于基于化学方法的作品。这些发面艺术作品的创作过程往往涉及发面成分的变化或新物质的产生。

头发表面艺术作品可分为两大类，即百微米级和微纳米级。传统手工头发表面的微雕塑或微绘画大多为100微米量级，如“爬发丝的猫”、“发丝上的美国总统”。这些作品的特征尺寸都相当于头发的直径，即数百微米。基于微纳加工技术的雕塑或雕像大多属于微纳尺度，如“发丝表面的体育场”的高度只有几微米，但体育场的柱、梁直径只有100纳米。在高功率光学显微镜下，我们可以清楚地看到100微米的作品，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。

科技的进步不断激发艺术家的想象空间。目前，常见的微雕技术有几种。

1.传统的手工制作方法之一是以“爬发丝的猫”为例。其创作过程大致如下：一是用极小的雕刻刀（刀的刃口大小约为头发直径的1/7）雕刻金、糖或沙粒；雕刻这些作品时，一定要保持高度的注意力，均匀的呼吸，把握两次心跳的间隔时间来工作；其实，任何错误都会毁掉整个作品。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。

金银华也是在光学显微镜下完成的“发丝上的美国总统”。为了完成40位总统在头发表面的彩绘，金银华专门用老鼠的胡须和鸡毛杆制作了“鼠须笔”，同时将普通国画的颜料精制磨成极细的微画颜料，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，传统的手工发微雕刻和微绘画创作不仅需要艺术家具备娴熟的技艺，更考验着艺术家的耐心和毅力。

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，从而刻蚀头发表面。离子束刻蚀的原理与目前市场上流行的刻蚀技术相似，但由于离子的德布罗意波（物质波）波长很短，刻蚀精度较高。离子束刻蚀主要包括聚焦离子束刻蚀和离子投影刻蚀。

其中，聚焦离子束刻蚀技术发展较早、较完善，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，难以应用于实际生产，但这并不妨碍科学艺术家利用它在头发表面开展纳米雕塑艺术创作。

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是由日本学者松井慎二首次提出的。在这项技术中，将头发置于芳烃的实验气氛环境中，并使用30keV（千电子伏）聚焦镓离子束诱导头发表面的化学气相沉积。目前，松井利用这项技术，在头发表面制作了多个三维纳米结构（雕塑）。

4.近年来，一种称为“双束聚合”的技术被发展成为三维纳米结构的加工技术，并应用于发纹表面雕塑的构建。在这里，德国科学家奥夫苏尼科夫最典型的微型雕塑作品——“发丝上的纳米维纳斯像”。

雕像的直径只有红细胞的4倍，高约40微米，腰约20微米。在制作纳米金星图像的过程中，奥夫桑尼科夫用两道激光照射了浸泡在合成树脂溶液中的发际线表面。只有在溶液中被两道激光照射的树脂部分凝固，形成雕塑的“部分”。该零件精度为120nm。

随着纳米技术的不断发展，新的微纳米加工设备不断涌现，为头发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往往不是艺术家，而是科学家和技术人员。科学家有技术和设备，但他们不熟悉艺术。大多数艺术家在宏观世界都有很好的天赋，但他们不能从很多先进的纳米仪器开始。为了创作出更多更好的发面艺术作品，科学家们应该义不容辞，不断深化自身的艺术修养。当然，艺术家和科学家的联合创作具有互补的优势，也是发展头发表面艺术的最佳途径。