端聞

華人科學家領導發明紫外線打印「魔法紙」,不用油墨、可重複使用80多次


有科學家發明可以用光打印的紙張。
這張紙上的文字並非用油墨打印而成,而是化學反應的結果,可以被還原。圖:American Chemical Society

紙張生產是最大的工業污染源之一,而廢紙甚至佔用了美國垃圾填埋場大約40%的容量。節約用紙的口號響徹全世界,但因為難以重複書寫的特點,導致科學家一度只能在紙張的回收利用上努力提高效率。不過,一個有多位華人科學家參與的科研團隊,卻發現了可以重複書寫的「魔法」紙。

據刊載於美國化學學會(ACS)下屬學術期刊《納米快報》(Nano Letters)的論文顯示,中國山東大學教授王文壽(Wenshou Wang)與美國加州大學河濱分校(UCR)及美國勞倫斯伯克利國家實驗室(LBNL)的科研人員合作,研發了一類無需油墨、僅使用紫外線(Ultraviolet)就能打印的紙張,並且這種紙可以通過加熱至120℃擦除原先所打印內容,重複使用達80次以上。

我們工作的最大意義是開發了一類新型的固態光可逆顏色切換系統,能製造出具有與常規紙相同的手感與外觀,但可以重複打印與擦除,而不需要額外油墨的光印刷可重寫紙。我們的工作被認為具有巨大的經濟和環境優勢。

美國加州大學河濱分校(UCR)教授、論文通訊作者殷亞東(Yadong Yin)

論文解釋,該技術背後的秘密是一種可變色的化學品。該化學品的薄塗層可應用於常規紙張,將其變成可重複使用的光打印形態。塗層由兩種類型的顆粒組成:在獲得電子時會變為無色的無毒顏料普魯士藍,以及暴露於紫外線時會加速化學反應的二氧化鈦(Titanium Dioxide)。

當兩種顆粒混合在一起並塗在紙上時,紙張呈現為藍色;而需要在其上打印文字或圖像時,只用將被打印部分暴露於會激活二氧化鈦顆粒的紫外線下,化學反應使二氧化鈦顆粒釋放出被普魯士藍粒子吸收的電子,其光打印部分就會從藍色變為無色。打印完成後,文本或圖像能以高解析度保持5天以上,然後逐漸回退到打印前狀態,或者可以加熱紙張10分鐘,快速將其擦除還原。除此以外,也可以透過使用類似普魯士藍的不同顏料打印出其它顏色,但目前各類顏色都只能進行單色打印。

美國加州大學河濱分校教授、論文通訊作者殷亞東(Yadong Yin)預測,當以商業規模大批量生產這種紙張時,他們的研究成果將很有經濟前景:「可反復擦寫的光打印紙張與傳統張紙相比確實具有優勢。首先塗布材料是廉價的,又可以通過簡單的方法——如浸泡或噴塗將塗層施加到常規紙張的表面上,因而預期生產成本也不高。並且因為不需要油墨以及可以反復使用,相比常規印刷工藝顯然更具成本效益。」

「我們的下一步計劃是構建一個可使用此可重寫紙工作的激光打印機,以實現快速打印。」殷亞東介紹說,「我們還將研究實現全彩色打印的有效方法。」

20
2014年時,由殷亞東主導開發的原型技術只能重寫20次,並且很難適用於常規紙張。

聲音

我們認為可重寫紙有許多實際用途,光是涉及臨時信息記錄與閲讀,就有報紙、雜誌、海報、記事本、臨時書寫板、產品壽命指示器和各種用途的可重寫標籤等。

美國加州大學河濱分校(UCR)教授、論文通訊作者殷亞東(Yadong Yin)

紫外線

紫外線(Ultraviolet)有時叫紫外光,是一種存在於光中的電磁波,其波長為10nm(30PHz)至400nm(750THz),比可見光還短,但比X光還長。其名稱源於「超越紫色」,紫色是可見光中的顏色波長最短的,紫外光的波長比紫色光更短。(資料來自維基百科,百科內容以 CC BY-SA 3.0 授權)

來源:每日郵報QuartzScienceAlertPhys

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