Der kræves ingen blæk:papir kan udskrives med lys

(Phys.org)—I et forsøg på at begrænse de negative miljøpåvirkninger af papirproduktion, forskere i en ny undersøgelse har udviklet et let-printbart papir - papir, der kan printes med UV-lys, slettes ved opvarmning til 120 °C (250 °F), og omskrevet mere end 80 gange. Hemmeligheden bag udskrivning med lys ligger i nanopartiklernes farveskiftende kemi, en tynd belægning, som let kan påføres konventionelt papir for at omdanne det til den letprintbare version.

Forskerne, Wenshou Wang og medforfattere ved Shandong University i Kina; University of California, Riverside; og Lawrence Berkeley National Laboratory, har udgivet et papir om det let-printbare genskrivbare papir i et nyligt nummer af Nano bogstaver .

"Den største betydning af vores arbejde er udviklingen af ​​en ny klasse af solid-state fotoreversibelt farveskiftsystem til at producere et blækfrit lys-printbart genskrivbart papir, der har samme følelse og udseende som konventionelt papir, men kan udskrives og slettes flere gange uden behov for ekstra blæk, "Yadong Yin, Professor i kemi ved University of California, Riverside, fortalte Phys.org . "Vores arbejde menes at have enorme økonomiske og miljømæssige fordele for det moderne samfund."

I øjeblikket, papirproduktion og bortskaffelse har en stor negativ indvirkning på miljøet:papirproduktion er en førende kilde til industriel forurening, kasseret papir er en vigtig bestanddel (ca. 40 %) af lossepladser, og selv genbrugspapir bidrager til forurening på grund af processen med blækfjernelse. Der er også spørgsmålet om skovrydning:i USA, omkring en tredjedel af alle høstede træer bruges til papir- og papproduktion.

arbejder på at løse disse problemer, forskere har undersøgt alternativer til engangspapir. En mulighed er at drage fordel af visse kemikaliers farveskiftende evne, når de udsættes for lys, selvom denne tilgang tidligere har stået over for udfordringer med hensyn til stabilitet, begrænset reversibilitet, høj omkostning, toksicitet, og vanskeligheder med at påføre belægningen på almindeligt porøst papir.

Det letprintbare papir udviklet i den nye undersøgelse forbedrer på alle disse områder, at bringe teknologien tættere på applikationer, som kunne omfatte ethvert medie, hvorpå information er trykt og kun er nødvendig i kort tid.

"Vi mener, at det genskrivbare papir har mange praktiske anvendelser, der involverer midlertidig informationsregistrering og læsning, såsom aviser, magasiner, plakater, notesblokke, skrive staffelier, indikatorer for produktlevetid, iltsensorer, og genskrivbare etiketter til forskellige applikationer, " sagde Yin.

Den nye belægning består af to typer nanopartikler:dem, der er lavet af preussisk blå, som er en almindelig billig, ugiftigt blåt pigment, der bliver farveløst, når det får elektroner; og titaniumdioxid (TiO ₂ ), et fotokatalytisk materiale, der fremskynder kemiske reaktioner ved UV -lyseksponering.

Når den preussiske blå og TiO ₂ nanopartikler blandes jævnt og belægges på papir, det almindelige utrykte papir ser ensfarvet blåt ud. For at udskrive tekst eller billeder, papiret udsættes for UV-lys, hvilket fotoexciterer TiO ₂ nanopartikler. Disse nanopartikler frigiver derefter elektroner, der opfanges af de tilstødende preussiske blå nanopartikler, som går fra blå til farveløs.

Da det er lettere at læse blå tekst på en farveløs baggrund end farveløs tekst på en blå baggrund, det er baggrunden snarere end teksten, der typisk udskrives af lys, bliver farveløs (selvom papiret også kan "omvendt-printes" for at vise farveløs tekst på en blå baggrund). Forskellige farver udover blå kan også opnås ved at bruge preussiske blå analoger i forskellige farver.

Når først udskrevet, papiret bevarer sin konfiguration i mindst fem dage med høj (5-µm) opløsning, og falmer derefter langsomt tilbage til fast blå gennem oxidation under omgivende forhold. For at slette papiret hurtigere, papiret kan opvarmes i ca. 10 minutter for at bringe det tilbage til sin solide blå tilstand.

Forskerne forudser, at let-printbart papir vil være billigt, når det produceres i kommerciel skala.

"Det let-printbare papir er faktisk omkostningskonkurrencedygtigt med konventionelt papir, " sagde Yin. "Belægningsmaterialerne er billige, og produktionsomkostningerne forventes også at være lave, da belægningen kan påføres overfladen af ​​konventionelt papir ved simple processer, såsom iblødsætning eller sprøjtning. Udskrivningsprocessen er også mere omkostningseffektiv end den konventionelle, da der ikke er behov for blæk. Mest vigtigt, det let printbare papir kan genbruges over 80 gange, hvilket reducerer de samlede omkostninger betydeligt. "

Fremtidige planer fokuserer på at bringe teknologien tættere på praktisk brug.

"Vores umiddelbare næste trin er at konstruere en laserprinter til at arbejde med dette omskrivbare papir for at muliggøre hurtig udskrivning, " sagde Yin. "Vi vil også undersøge effektive metoder til at realisere fuldfarveprint."

© 2017 Phys.org