Друк за допомогою світла

Дослідники запропонували спосіб зменшити шкідливий вплив на екологію від паперового виробництва та розробили особливий “світловий” папір, на якому можна друкувати за допомогою ультрафіолетового світла.

Причому написане можна буде стерти, нагрів папір до 120 градусів Цельсія, а після можна буде знову що-небудь на ній надрукувати і робити так (прати і “писати” заново) більше 80 разів.

Секрет друку за допомогою світла полягає в хімії наночастинок, що змінюють колір, і найтоншому покритті, яке легко наноситься на звичайну папір. Все це допомагає перетворити звичайний папір в зразок, на якому можна “друкувати світлом”.

У розробці такого методу брали участь дослідники з Шаньдунського університету (Китай), Каліфорнійського університету в Ріверсайді і Національної лабораторії імені Лоуренса в Берклі.

Фахівці вважають, що їх робота має велике економічне і екологічне значення для сучасного суспільства. І причини для такої думки дійсно є. Сьогодні виробництво паперу та її утилізація негативним чином позначається на довкіллі, будучи джерелом промислового забруднення природи. Більшість сміттєзвалищ буквально переповнені викинутим папером (близько 40 відсотків), і навіть перероблені паперові вироби сприяють забрудненню природи через процес виділення чорнила згодом (містять багато шкідливих речовин, які потрапляють в тому числі в грунтові води).

Через необхідність використання великої кількості паперу виникає проблема вирубки лісів. Так, тільки в США близько третини всієї заготовленої деревини використовується саме для створення продукції з паперу та картону.

Різні фахівці вже давно намагаються знайти рішення цієї проблеми і вивчають альтернативи для одноразового паперу. Зокрема, для створення багаторазового паперу пропонувалося використовувати здібності деяких хімічних речовин змінювати колір під впливом світла. Такий підхід раніше вже використовували, але він не виправдав себе: був занадто дорогий, токсичний і подібне покриття було занадто важко наносити на пористий папір. Знадобилося нове вдосконалене рішення.

У зв’язку з цим і був розроблений метод друку світлом, який покращував всі попередні показники. “Ми вважаємо, що жорсткий папір має безліч практичних застосувань, яким необхідно тимчасове збереження надрукованій інформації. Наприклад, газетам, журналам, плакатам і іншим речам”, – говорить професор хімії Ядун Інь ( Yadong Yin ) з Каліфорнійського університету в Ріверсайді.

Нове покриття складається з двох типів наночастинок: одні були зроблені з берлінської блакиті  (нетоксичного синього пігменту, який стає безбарвним при приєднанні до нього електронів), другі – з діоксиду титану (TiO ₂ ), фотокаталітичного матеріалу, який прискорює хімічні реакції при дії ультрафіолетового світла .

І якщо рівномірно змішати берлінську блакить і наночастки діоксиду титану, а потім покрити отриманим вмістом папір, то лист отримає суцільний синій колір.

Для друку тексту або зображення папір необхідно піддати впливу УФ-випромінювання, завдяки чому відбувається “фотопробужденіе” наночастинок TiO ₂ . Ці наночастинки потім випускають електрони, які “підбирають” сусідні наночастинки берлінської блакиті. Вони, в свою чергу, змінюються і стають з синіх безбарвними.

Синій текст легше читати на безбарвному тлі, ніж безбарвний текст на синьому тлі, тому зазвичай світлом на такому папері друкують саме задній план, а не сам шрифт. Але, якщо є необхідність, то можна зробити і навпаки. Після друку папір зберігає зображення або текст з високою роздільною здатністю близько п’яти днів (для друку книг такої спосіб поки не підійде).

Потім текст або картинка починає повільно зникати і купувати колишній синій колір через окислення в умовах навколишнього середовища. Але можна видалити текст і швидшим способом – всього лише нагріти лист багаторазової “паперу” протягом 10 хвилин до 120 градусів.

Промислове виробництво такого матеріалу, припускають розробники, буде недорогим. “Светопечатная папір дійсно може стати вартим конкурентом звичайному папері. Покривають матеріали не є дорогими, та й вартість виробництва, як очікується, буде невисокою. Покриття можна наносити на папір за допомогою простих процесів – просочування або розпилення. Процес друку теж економічніший, ніж звичайний , оскільки не потрібно ніяких фарб. найважливіше, що светопечатную папір можна використовувати більше 80 разів, що значно знижує її загальну вартість “, – додає Інь.

У майбутньому вчені хочуть побудувати лазерний принтер для роботи з перезаписуваної папером для прискорення процесу друку.

Дослідження, присвячене розробці такого способу друку на папері, опубліковано в науковому виданні Nano Letters.