(Phys.org)—In een poging om de nadelige milieueffecten van papierproductie te beteugelen, onderzoekers in een nieuwe studie hebben een met licht bedrukbaar papier ontwikkeld - papier dat kan worden bedrukt met UV-licht, gewist door verwarming tot 120 °C (250 °F), en meer dan 80 keer herschreven. Het geheim van printen met licht ligt in de kleurveranderende chemie van nanodeeltjes, een dunne laag die gemakkelijk op conventioneel papier kan worden aangebracht om het om te vormen tot de licht bedrukbare versie.

De onderzoekers, Wenshou Wang en co-auteurs aan de Shandong University in China; de Universiteit van Californië, rivieroever; en Lawrence Berkeley National Laboratory, hebben een artikel gepubliceerd over het met licht bedrukbare herschrijfbare papier in een recent nummer van Nano-letters .

"Het grootste belang van ons werk is de ontwikkeling van een nieuwe klasse solid-state fotoomkeerbaar kleurwisselsysteem om een ​​inktvrij, licht bedrukbaar herschrijfbaar papier te produceren dat hetzelfde gevoel en uiterlijk heeft als conventioneel papier. maar kan herhaaldelijk worden afgedrukt en gewist zonder dat er extra inkt nodig is, "Yadong Yin, Professor scheikunde aan de Universiteit van Californië, rivieroever, vertelde Phys.org . "Van ons werk wordt aangenomen dat het enorme economische en ecologische voordelen heeft voor de moderne samenleving."

Momenteel, papierproductie en -verwijdering hebben een grote negatieve impact op het milieu:papierproductie is een belangrijke bron van industriële vervuiling, oud papier is een belangrijk bestanddeel (ongeveer 40%) van stortplaatsen, en zelfs het recyclen van papier draagt ​​bij aan vervuiling door het proces van inktverwijdering. Er is ook de kwestie van ontbossing:in de VS, ongeveer een derde van alle geoogste bomen wordt gebruikt voor de productie van papier en karton.

Werken om deze problemen aan te pakken, onderzoekers hebben alternatieven voor wegwerppapier onderzocht. Een mogelijkheid is om te profiteren van het kleurwisselvermogen van bepaalde chemicaliën bij blootstelling aan licht, hoewel deze benadering in het verleden te maken heeft gehad met uitdagingen op het gebied van stabiliteit, beperkte omkeerbaarheid, hoge kosten, toxiciteit, en moeilijkheid bij het aanbrengen van de coating op gewoon poreus papier.

Het lichtbedrukbare papier dat in de nieuwe studie is ontwikkeld, verbetert op al deze gebieden, technologie dichter bij toepassingen brengen, die elk medium kan omvatten waarop informatie wordt afgedrukt en slechts voor een korte tijd nodig is.

"We zijn van mening dat het herschrijfbare papier veel praktische toepassingen heeft met betrekking tot het tijdelijk opnemen en lezen van informatie, zoals kranten, tijdschriften, affiches, blocnotes, schrijfezels, indicatoren voor de levensduur van producten, zuurstof sensoren, en herschrijfbare labels voor verschillende toepassingen, ' zei Yin.

De nieuwe coating bestaat uit twee soorten nanodeeltjes:die van Pruisisch blauw, dat is een veelvoorkomende goedkope, niet-toxisch blauw pigment dat kleurloos wordt wanneer het elektronen krijgt; en titaandioxide (TiO ₂ ), een fotokatalytisch materiaal dat chemische reacties versnelt bij blootstelling aan UV-licht.

Wanneer de Pruisische blauw en TiO ₂ nanodeeltjes worden gelijkmatig gemengd en op papier gecoat, het gewone onbedrukte papier lijkt effen blauw. Om tekst of afbeeldingen af ​​te drukken, het papier wordt blootgesteld aan UV-licht, die de TiO . foto-exciteert ₂ nanodeeltjes. Deze nanodeeltjes geven vervolgens elektronen af ​​die worden opgepikt door de aangrenzende Pruisisch blauwe nanodeeltjes, die van blauw naar kleurloos veranderen.

Aangezien het gemakkelijker is om blauwe tekst op een kleurloze achtergrond te lezen dan kleurloze tekst op een blauwe achtergrond, het is de achtergrond in plaats van de tekst die doorgaans door licht wordt afgedrukt, kleurloos worden (hoewel het papier ook "omgekeerd bedrukt" kan worden om kleurloze tekst op een blauwe achtergrond weer te geven). Verschillende kleuren naast blauw kunnen ook worden bereikt door Pruisische blauwe analogen van verschillende kleuren te gebruiken.

Eenmaal afgedrukt, het papier behoudt zijn configuratie gedurende ten minste vijf dagen met een hoge resolutie (5 µm), en vervaagt dan langzaam terug naar effen blauw door oxidatie onder omgevingsomstandigheden. Om het papier sneller te wissen, het papier kan ongeveer 10 minuten worden verwarmd om het terug te brengen naar zijn vaste blauwe staat.

De onderzoekers voorspellen dat lichtbedrukbaar papier goedkoop zal zijn als het op commerciële schaal wordt geproduceerd.

"Het licht bedrukbare papier is inderdaad kostenconcurrerend met conventioneel papier, " zei Yin. "De coatingmaterialen zijn goedkoop, en de productiekosten zullen naar verwachting ook laag zijn, aangezien de coating op het oppervlak van conventioneel papier kan worden aangebracht door eenvoudige processen zoals weken of sproeien. Het printproces is ook kosteneffectiever dan het conventionele omdat er geen inkt nodig is. Het belangrijkste is, het licht bedrukbare papier kan meer dan 80 keer worden hergebruikt, wat de totale kosten aanzienlijk verlaagt."

Toekomstplannen zijn erop gericht de technologie dichter bij praktisch gebruik te brengen.

"Onze onmiddellijke volgende stap is om een ​​laserprinter te bouwen die met dit herschrijfbare papier kan werken om snel te kunnen printen, "Zei Yin. "Ook gaan we kijken naar effectieve methoden om full colour bedrukking te realiseren."

© 2017 Fys.org