Больше никаких чернил: разработан способ печати при помощи света

Исследователи предложили способ уменьшить вредное воздействие на экологию от бумажного производства и разработали особенную "световую" бумагу, на которой можно печатать при помощи ультрафиолетового света. Причём написанное можно будет стереть, нагрев бумагу до 120 градусов Цельсия, а после можно будет снова что-нибудь на ней напечатать и делать так (стирать и "писать" заново) более 80 раз.

Секрет печати при помощи света заключается в химии наночастиц, меняющих цвет, и тончайшем покрытии, которое легко наносится на обыкновенную бумагу. Всё это помогает преобразовать обычную бумагу в образец, на которой можно "печатать светом".

В разработке такого метода принимали участие исследователи из Шаньдунского университета (Китай), Калифорнийского университета в Риверсайде и Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли.

Специалисты полагают, что их работа имеет огромное экономическое и экологическое значение для современного общества. И причины для такого мнения действительно есть. Сегодня производство бумаги и её утилизация негативным образом сказывается на окружающей среде, являясь источником промышленного загрязнения природы. Большинство мусорных свалок буквально переполнены выброшенной бумагой (около 40 процентов), и даже переработанные бумажные изделия способствуют загрязнению природы из-за процесса выделения чернил впоследствии (содержат много вредных веществ, которые попадают в том числе в грунтовые воды).

Из-за необходимости использования большого количества бумаги возникает проблема вырубки лесов. Так, только в США около трети всей заготовляемой древесины используется именно для создания продукции из бумаги и картона.

Различные специалисты уже давно пытаются найти решение этой проблемы и изучают альтернативы для одноразовой бумаги. В частности, для создания многоразовой бумаги предлагалось использовать способности некоторых химических веществ менять цвет под воздействием света. Такой подход ранее уже использовали, но он не оправдал себя: был слишком дорог, токсичен и подобное покрытие было слишком трудно наносить на пористую бумагу. Понадобилось новое усовершенствованное решение.

В связи с этим и был разработан метод печати светом, который улучшал все предыдущие показатели. "Мы считаем, что перезаписываемая бумага обладает множеством практических применений, которым необходимо временное сохранение напечатанной информации. Например, газетам, журналам, плакатам и другим вещам", — говорит профессор химии Ядун Инь (Yadong Yin) из Калифорнийского университета в Риверсайде.

Новое покрытие состоит из двух типов наночастиц: одни были сделаны из берлинской лазури (нетоксичного синего пигмента, который становится бесцветным при присоединении к нему электронов), вторые – из диоксида титана (TiO₂), фотокаталитического материала, который ускоряет химические реакции при воздействии ультрафиолетового света.

И если равномерно смешать берлинскую лазурь и наночастицы диоксида титана, а затем покрыть полученным содержимым бумагу, то лист приобретёт сплошной синий цвет.

Для печати текста или изображения бумагу необходимо подвергнуть воздействию УФ-излучения, благодаря чему происходит "фотопробуждение" наночастиц TiO₂. Эти наночастицы затем выпускают электроны, которые "подбирают" соседние наночастицы берлинской лазури. Они, в свою очередь, изменяются и становятся из синих бесцветными.

Синий текст легче читать на бесцветном фоне, чем бесцветный текст на синем фоне, поэтому обычно светом на такой бумаге печатают именно задний план, а не сам шрифт. Но, если есть необходимость, то можно сделать и наоборот. После печати бумага сохраняет изображение или текст с высоким разрешением около пяти дней (для печати книг такой способ пока не подойдёт).

Затем текст или картинка начинает медленно исчезать и приобретать прежний синий цвет из-за окисления в условиях окружающей среды. Но можно удалить текст и более быстрым способом – всего лишь нагреть лист многоразовой "бумаги" в течение 10 минут до 120 градусов.

Промышленное производство такого материала, предполагают разработчики, будет недорогим. "Светопечатная бумага действительно может стать стоящим конкурентом обыкновенной бумаге. Покрывающие материалы не являются дорогими, да и стоимость производства, как ожидается, будет невысокой. Покрытие можно наносить на бумагу с помощью простых процессов – пропитывания или распыления. Процесс печати тоже более экономичен, чем обыкновенный, поскольку не требуется никаких красок. Самое важное, что светопечатную бумагу можно использовать более 80 раз, что значительно снижает её общую стоимость", — добавляет Инь.

В будущем учёные хотят построить лазерный принтер для работы с перезаписываемой бумагой для ускорения процесса печати.

Исследование, посвящённое разработке такого способа печати на бумаге, опубликовано в научном издании Nano Letters.

Напомним, что ранее команда Ядуна показала "многоразовую бумагу", которая держала текст до трёх дней и могла быть перезаписана до 20 раз. Правда, печать производилась в трёх цветах.

Мы также рассказывали о том, как российские химики разработали бесцветные чернила для цветной печати, и о том, как было напечатано самое маленькое на свете изображение.