纸张生产是最大的工业污染源之一,而废纸甚至占用了美国垃圾填埋场大约40%的容量。节约用纸的口号响彻全世界,但因为难以重复书写的特点,导致科学家一度只能在纸张的回收利用上努力提高效率。不过,一个有多位华人科学家参与的科研团队,却发现了可以重复书写的“魔法”纸。
据刊载于美国化学学会(ACS)下属学术期刊《纳米快报》(Nano Letters)的论文显示,中国山东大学教授王文寿(Wenshou Wang)与美国加州大学河滨分校(UCR)及美国劳伦斯伯克利国家实验室(LBNL)的科研人员合作,研发了一类无需油墨、仅使用紫外线(Ultraviolet)就能打印的纸张,并且这种纸可以通过加热至120℃擦除原先所打印内容,重复使用达80次以上。
我们工作的最大意义是开发了一类新型的固态光可逆颜色切换系统,能制造出具有与常规纸相同的手感与外观,但可以重复打印与擦除,而不需要额外油墨的光印刷可重写纸。我们的工作被认为具有巨大的经济和环境优势。
论文解释,该技术背后的秘密是一种可变色的化学品。该化学品的薄涂层可应用于常规纸张,将其变成可重复使用的光打印形态。涂层由两种类型的颗粒组成:在获得电子时会变为无色的无毒颜料普鲁士蓝,以及暴露于紫外线时会加速化学反应的二氧化钛(Titanium Dioxide)。
当两种颗粒混合在一起并涂在纸上时,纸张呈现为蓝色;而需要在其上打印文字或图像时,只用将被打印部分暴露于会激活二氧化钛颗粒的紫外线下,化学反应使二氧化钛颗粒释放出被普鲁士蓝粒子吸收的电子,其光打印部分就会从蓝色变为无色。打印完成后,文本或图像能以高分辨率保持5天以上,然后逐渐回退到打印前状态,或者可以加热纸张10分钟,快速将其擦除还原。除此以外,也可以透过使用类似普鲁士蓝的不同颜料打印出其它颜色,但目前各类颜色都只能进行单色打印。
美国加州大学河滨分校教授、论文通讯作者殷亚东(Yadong Yin)预测,当以商业规模大批量生产这种纸张时,他们的研究成果将很有经济前景:“可反复擦写的光打印纸张与传统张纸相比确实具有优势。首先涂布材料是廉价的,又可以通过简单的方法——如浸泡或喷涂将涂层施加到常规纸张的表面上,因而预期生产成本也不高。并且因为不需要油墨以及可以反复使用,相比常规印刷工艺显然更具成本效益。”
“我们的下一步计划是构建一个可使用此可重写纸工作的激光打印机,以实现快速打印。”殷亚东介绍说,“我们还将研究实现全彩色打印的有效方法。”