第三代纳米材料硅胶制膜工具（包括：食品级硅胶倒模翻模DIY材料、纳米指纹采集模具、固化剂、搅拌盒、针管等器具）; EPSON（Perfection V 600 Photo）扫描仪; 得力快干印油（油性颜料）; 杭州友恒高精度计数电子秤; 马蹄镜; 普通A4幅面打印纸若干; 白色表面光滑瓷砖。

第一步：确定硅胶与固化剂配比, 配制硅胶。通过多次试验总结出硅胶与固化剂最佳配比为100:3, 即1 mL硅胶中需加入0.03 mL固化剂。

第二步：用电吹风或打火机加热软化纳米指纹采集模具。

第三步：拓印指纹痕迹。将需要拓印的手指水平伸直且垂直地按压在纳米指纹采集模具上, 形成指纹模具（需注意：按压时手指平稳放置于指纹采集模具上静置5~10 s至凝胶态硅胶逐渐硬化, 自动脱离手指, 期间切不可左右晃动）。由于本次实验中考虑了拓印指纹时力度大小对指纹膜效果的影响, 因此, 在拓印指纹痕迹时将纳米指纹采集模具放置于高精度计数电子秤上将其归零, 并用手指以不同按压力度（轻度：200~300 g、中度：500~600 g、重度：900~1000 g）分别垂直按压纳米指纹采集模具使其形成指纹痕迹。

第四步：制作指纹膜。将第一步配制好的液态硅胶用吸管或针管注入第三步已形成的拓印指纹模具中, 静置3~5 min, 待液态硅胶固化。

第五步：取模。用镊子将第四步制作的指纹膜取下（需注意：在取下指纹膜的过程中要从边缘逐步取下, 且期间镊子不可接触指纹膜纹线, 否则会影响指纹膜效果, 形成真实指纹上不存在的印痕）。

第六步：修膜。对第五步形成的指纹膜进行边缘修剪, 剪去多余部分。

依据上述步骤制作多枚硅胶指纹膜。

本次实验选择某高校20 ~ 24岁的5名男生和5名女生作为指纹样本提供者, 每人均选用右手食指作为实验样本, 分别在3个指纹膜模具上各拓印5次, 共制作15个指纹膜。

真实指印捺印应采用与硅胶指纹膜捺印时相同力度, 以排除力度对指纹纹线痕迹干扰。1）真实指印：在真实指印捺印时将A4幅面打印纸、白色表面光滑瓷砖放置于高精度计数电子秤, 归零, 并在A4纸、白色表面光滑瓷砖上以200 ~ 300、500 ~ 600、900 ~ 1 000 g的按压力度形成真实指印痕迹。2）硅胶指纹膜印：为达到良好模拟效果, 用指纹膜蘸取印油/泥时应尽量使其均匀分布于指纹膜上, 在捺印力度不同、其他条件（温度、湿度、客体）相同^[3]情况下, 用硅胶指纹膜捺印多枚指印; 捺印出效果较佳的指纹膜印后需用EPSON扫描仪扫描1 200、2 400、3 200 dpi照片并记录, 用于与真实指印对照比较。

选取1名男性轻、中、重度压力下硅胶仿生指纹膜印泥痕迹进行比较观察。不同捺印力度捺印仿生硅胶指纹膜印痕效果见图1。

图1

Fig.1

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	图1 不同捺印力度捺印仿生硅胶指纹膜印痕效果Fig.1 Effect of different strengths impressed on bionic silicone fingerprint membrane

当捺印力度为200 ~ 300 g时, 仿生硅胶指纹膜印痕墨迹清晰, 中心花纹系统表现完整, 纹线流向自然, 部分纹线断裂（见图1A）, 指纹膜印痕外围出现大片露白, 墨迹消失（见图1B）, 而在指纹膜印痕外出现不规则、片状、长条状油墨痕迹（见图1A、1B、1C）, 该痕迹系仿生硅胶指纹膜捺印完成后取下指纹膜时形成的; 仿生硅胶指纹膜印痕出现油墨印染痕迹, 且指纹印痕内部墨料较淡, 外围墨料较浓, 出现挤墨特征（见图1D、1E）; 纹线出现少许断裂现象但不明显（见图1F）, 指纹膜印痕显现出“ 葫芦状” 痕迹, 即“ 两头大中间小” （见图1D、1E、1F）。当指纹膜捺印力度为500 ~ 600 g、900 ~ 1000 g时, 仿生硅胶指纹膜印痕出现“ 露白、缺损” 痕迹, 纹线流向自然且较圆润, 指纹膜印痕左侧出现片状断裂, 右侧出现单个纹线（见图1G、1H）, 纹线发生偏移, 流向不自然且远离外围, 指纹膜印痕右上角边缘出现人为裁剪痕迹（见图1I）, 仿生硅胶指纹膜印痕出现较浓油墨晕染（见图1J、1K、1L）, 部分指纹膜印痕纹线模糊（见图1M）, 边缘痕迹显现, 在左下角印痕边缘出现指纹膜外边框痕迹（见图1N）, 指纹膜外边框痕迹与指纹膜最外围纹线之间间距大, 无纹线存在, 指纹膜印痕中心出现不规则片状露白, 露白痕迹均有反映（见图1O）, 指纹膜边缘出现不属于指纹花纹系统的痕迹, 系指纹膜外边缘痕迹及其他痕迹（见图1P）, 指纹膜印痕最外围一条纹线流向生硬、不圆润, 表现异常（见图1Q）, 指纹膜印痕中表现出缺口痕迹（见图1R）, 该缺口痕迹系指纹膜形成后裁剪中形成的修剪痕迹。

笔者通过实验验证了前人提出的指纹膜印痕痕迹特征, 并且总结和新发现了其他指纹膜印痕痕迹特征, 基于此, 通过指纹膜印痕与真实指印痕迹特征的对比, 总结出真实指印与仿生硅胶指纹膜印痕痕迹特征差异点。本次实验选择特征反映较好的一名男性的指纹膜印痕与真实指印印痕作为研究对象, 比较轻、中、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。经研究, 总结出硅胶仿生指纹膜印痕和真实指纹印痕的特征。

1）指印纹线特征。重度压力下真实指印与指纹膜印痕纹线均较为清晰, 纹线流向自然; 真实指印相邻纹线间距、小犁沟宽窄等基本一致, 纹线颜色表现一致（见图2、图3）, 这是因为指纹纹线上起点、终点特征往往距离相邻纹线较近。在制作仿生硅胶指纹膜时, 指纹膜是二次拓印形成的痕迹, 其纹线粗细、间距、深度等都不同程度被压缩。轻度压力下指纹膜印痕小犁沟痕迹宽于真实指纹小犁沟痕迹。中度压力下指纹膜印痕相邻纹线存在拟合与分离等现象, 且“ 分歧、结合” 痕迹转化为“ 起点、终点” 痕迹（见图4）。

图2

Fig.2

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	图2 100倍率下重度压力真实指印与指纹膜指印纹线特征（a：真实指印; b：指纹膜印痕）Fig.2 Characteristics of real fingerprint and fingerprint membrane observed at 100 magnification into their lines resulted from heavy pressure (a: real fingerprint; b: imprint of fingerprint membrance)

图3

Fig.3

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	图3 重度压力下真实指印与指纹膜指印“ 露白” 特征（a：真实指印; b：指纹膜印痕）Fig.3 Characteristics of real fingerprint and fingerprint membrance observed into their “ Exposed White” resulted from heavy pressure (a: real fingerprint; b: imprint of fingerprint membrance)

图4

Fig.4

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	图4 中度压力下真实指印与指纹膜指印特征（a：真实指印; b/c：指纹膜印痕）Fig.4 Features revealed from fingerprint membrane impressed with medium pressure which to bring forth the real fingerprint, either (a: real fingerprint; b/c: imprints of fingerprint membrane)

2）指印印痕“ 露白” 特征。无论是轻度、中度还是重度压力下硅胶指纹膜印痕中都会出现“ 露白” 特征。真实指印与硅胶指纹膜印痕上均可检见“ 露白” （见图3）。真实指印印痕上“ 露白” 痕迹随盖印力度的增大逐渐显现, 且“ 露白” 痕迹不是稳定再现, 也不是突然出现, 而是纹线“ 自然断裂” “ 露白渐逝（即指印露白处会呈现形断意连, 墨迹逐渐消失的状态）” , 最终出现“ 露白” 痕迹; 而硅胶指纹膜印痕上“ 露白” 特征出现与捺印力度无关, 是制作过程中因仿生硅胶指纹膜材质较硬而形成的, 该“ 露白” 特征是突然出现的, “ 露白” 痕迹是外边缘纹线戛然而止、突然中断造成的。

3）指印印痕边缘痕迹特征。重度、中度、轻度压力下真实指印外围纹线边缘圆润, 无“ 阶梯、凹凸状” 痕迹表现; 而指纹膜印痕纹线末端检见“ 尖状” 痕迹, 纹线边缘呈现阶梯状痕迹特征（见图4）, 外围部分纹线边缘较圆润, 少数纹线边缘流向生硬、不整齐（见图5）。这是由于指纹膜软硬程度有所不同, 较为坚硬的指纹膜捺印出的指印的纹线边缘就会出现不圆滑、呈立体角状或直线状的特征; 但较为松软的指纹膜捺印出的指印纹线就会出现外延现象^[2]。

图5

Fig.5

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	图5 重度压力下真实指印与指纹膜指印边缘不整齐特征（a：真实指印; b：指纹膜印痕）Fig.5 Irregular features appearing around the edge of fingerprint membrane’ s imprint resulted from heavy pressure which to bring forth the real fingerprint, either (a: real fingerprint; b: fingerprint membrane’ s imprint)

4）指印印痕“ 人为痕迹” 特征。该痕迹是指纹膜形成过程中需要裁剪而形成的痕迹, 与捺印力度无关。仿生硅胶指纹膜在制作过程及裁剪过程中指纹膜边缘会出现人为操作痕迹, 这些痕迹表现为指纹外边缘存在一条流向生硬的纹线, 该纹线与相邻纹线之间距离较大且出现异常, 而真实指印印痕则不会有此特征（见图6）。该特征是由于仿生指纹膜制作过程中为使其边缘圆润, 使用剪刀或小刀片裁剪而形成的, 该痕迹在指印中一旦出现便具有极高价值, 应当判定为硅胶膜捺印指印。

图6

Fig.6

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	图6 轻度压力下真实指印与指纹膜指印外边缘“ 人为操作” 痕迹（a：真实指印; b：指纹膜印痕）Fig.6 Human handling signs appearing on the boundary of real fingerprint and fingerprint membrane impressed with mild pressure (a: real fingerprint; b: imprint of fingerprint membrane)

5）“ 汗孔数量” 特征。对于汗孔痕迹的识别, 需要在高清、高倍率仪器下进行观察。图7中可观察到真实指头乳突花纹与仿生硅胶指纹膜中均有“ 汗孔” 存在, 但同单位大小的纹线上真实指头乳突花纹上“ 汗孔数量” 多于仿生硅胶指纹膜; 图8中可观察到绿色标记区域“ 汗孔消失” , 蓝色标记区域“ 汗孔形状改变” , 如“ 闭口汗孔” 变为“ 开口汗孔” 等, 红色箭头标记“ 汗孔未发生改变” 。

图7

Fig.7

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	图7 高倍率体视显微镜下真实指头乳突花纹和指纹膜本身“ 汗孔数量” 痕迹（a：真实指印; b：指纹膜）Fig.7 Marks of mastoid lines and sweat pores from real fingerprint and medium-pressure-resulting imprint of fingerprint membrane observed with stereomicroscope under high magnification (a: real fingerprint; b: imprint of fingerprint membrane)

图8

Fig.8

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	图8 3200dpi中度压力下瓷砖上真实指印与指纹膜印痕“ 汗孔数量” 痕迹（黑白图片）（a：真实指印; b：指纹膜印痕）Fig.8 Real fingerprint and fingerprint membrane appearing their 3200dpi-resolution sweat pores on ceramic tile impressed with medium pressure (black-and-white picture) (a: real fingerprint; b: imprint of fingerprint membrane)

由于先后多次捺印印痕中汗孔数量、形态、大小等受到捺印条件、环境等因素的影响, 先后捺印指印印痕必然不完全一样, 但笔者对多次先后捺印指印观察分析发现同单位大小的纹线上真实指印 “ 汗孔数量” 多于仿生硅胶指纹膜。另外由于汗腺导管在表皮内呈螺旋走行^{[10, 11, 12]}, 随着皮肤新陈代谢的进行, 表皮细胞层不断更替上移脱落, 同一个汗孔的位置会在以该螺旋的轴心为半径的范围内不断变动, 因此汗孔位置并非一成不变, 而是具有在一定范围内变动的相对稳定的特点^[13]。

指纹膜印痕与真实指印印痕的细节特征以及各种伤疤、脱皮等特征具有高度相似性, 因此指纹膜印痕与真实指印印痕在宏观条件下无法通过特征完全区分, 需要通过仪器在微观条件下识别。首先, 在轻度压力下仿生指纹膜印痕边缘出现“ 反常” 纹线, 且纹线离最外侧纹线距离较远, 有时会出现环绕整个印痕的“ 圆弧” , 该“ 圆弧” 是人为制膜时裁剪形成的痕迹, 该痕迹在轻度压力下即可稳定呈现, 因此不论压力大小该痕迹一旦存在则会稳定反映, 是价值较高的特征, 对于区分真实指印与仿生硅胶指印印痕具有现实意义。其次, 在重度压力下捺印指印, 出现“ 露白” 特征时, 真实指印与硅胶仿生指纹膜印痕特征存在差异, 如真实指印印痕中“ 露白” 特征呈现出纹线“ 自然断裂” “ 露白渐逝” 的形态, 但仿生指纹膜印痕则呈现“ 断裂反常” “ 露白异常” 等形态, 这是因为硅胶指纹膜是通过手工或者机器操作而制成的, 在硅胶指纹膜制作过程中可能会形成一些固定的痕迹, 这些痕迹可能是手指脱皮、沾有污垢或者一些汗液分泌而形成“ 凸起” 的痕迹, 反映在指纹膜上都是永久性的痕迹。除此之外, 还需要注意指印印痕中的微观痕迹, 如硅胶指纹膜制作过程中, 由于硅胶和固化剂无法完美结合, 会出现微小气泡, 这些气泡反映在微观特征中就是明显的凸起特征, 因此可以根据指印印痕上是否存在不正常的“ 凸起” ^[4]特征, 即“ 露白” 特征进行识别。最后, 捺印力度不同也会影响仿生硅胶指纹膜印痕特征的呈现, 如纹线粗细、纹线间间距、印痕油墨堆积、汗孔数量等。但本次实验也发现仿生硅胶指纹膜印痕部分痕迹特征是不受到捺印力度大小影响的, 如仿生硅胶指纹膜边缘生硬, 出现“ 不平整痕迹” “ 阶梯状痕迹” , 这一痕迹是不随捺印力度大小而改变的特征, 具有较强稳定性。

经分析讨论后, 将本次实验所有实验样本采用同样的方式进行捺印, 然后根据上述步骤再次比较分析真实指印与硅胶仿生指纹膜印痕, 发现纹线露白、断裂、凸起痕迹, 小犁沟上出现点状痕迹, 汗孔数量等特征仍稳定出现。