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一种新型“纸”,印刷不必用油墨

2024-08-25 18:06

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同一“纸张”可反复使用100次以上。

日常生活中,在纸张上彩印,需要借助油墨才能实现;如果印错了,纸张也就浪费了。而今,有一种“纸张”不用油墨,只需按压就能印出各种色彩的文字或图案,加热后文字和图案又能轻松擦除,可循环利用。近日,记者从绍兴文理学院了解到,这种神奇的“纸张”正是由该校化学化工学院博士杨东朋与中国科学院大学杭州高等研究院教授黄少铭合作研发的。“这是一种新型力致色变光子晶体纸张。”杨东朋告诉记者,该“纸张”的创造灵感源于自然界中变色龙的变色原理。

研发灵感源自变色龙

印刷技术早在东汉时期就已大放异彩,被广泛应用。随着工业的不断进步,油墨配方持续优化,印刷效果虽更出色,但其生产过程中的环境污染问题却不容小觑。于是,无油墨印刷技术的出现颇受关注。

10多年前,一些发达国家就已开启无油墨印刷技术的研发之旅。然而,这些技术大多价格高昂,还需要特定的承印材料,难以大规模应用。若能开发出可重复打印的无油墨印刷技术,便能进一步降低成本,推动其广泛推广。

在探寻无油墨印刷技术的征程中,一种独特的材料——光子晶体崭露头角,其具有色彩饱和度高、无光漂白、不易褪色等优点,视觉效果极佳。杨东朋和黄少铭研究团队敏锐地捕捉到光子晶体的这些优点,研发出了一种全新的热响应型光子晶体纸张。

没有油墨,如何让“纸张”着色并印上图案?有色图案又是如何实现擦除的呢?前天,正在外地开会的杨东朋通过两段实验视频向记者展示了这一新型“纸张”的神奇魅力。在视频开头,光子晶体纸张呈现均匀色彩,与普通纸张无异。通过简单的印章热按压和冷却操作,瞬间显现出精美的图案。随后,经过短暂加热,这些图案又迅速消失,“纸张”恢复如初。

杨东朋告诉记者,这种光子晶体纸张的颜色变化原理与变色龙改变皮肤颜色的过程相似。通过施加压力,内部颗粒的间距发生改变,从而实现从红色到蓝色等多种颜色的变化。且这种变化并非一次性的,经过测试,图案的印刷和擦除可重复实现100次以上。

“小时候,我在电视上看到变色龙在面对外界环境变化时能够迅速改变自身颜色,觉得很神奇。”杨东朋说,他自幼便对色彩斑斓的世界充满好奇,尤其被变色龙独特的变色能力深深吸引,长大后,这份好奇在他心中生根发芽,“我在研究生期间,逐渐将这转化为研究工作,开始探索如何通过仿生技术实现类似的变色效果。”

新型“纸张”环保又防伪

研发的过程并非一帆风顺。“这是一个漫长的过程,花了四五年时间。从最初的纸张材料选择,到后来的材料优化和功能集成,每一步都充满了挑战。”杨东朋说,他和黄教授先后尝试了多种材料,最终确定了一种具有弹性且不怕挤压的新型高分子薄膜材料,完成了初代具有弹性的纸张制备。后团队引入了新的材料,达成了无油墨印刷。

与一般的纸张相比,光子晶体纸张具有诸多优势。“传统的油墨印刷不仅污染环境,还会浪费大量纸张。我们的技术无需油墨,大大减少了对环境的破坏。”杨东朋表示,这种新型“纸张”在使用过程中完全可回收再利用,不会产生环境污染。同时,其颜色丰富多样且可调节,能够满足各种需求。它还具有出色的防伪功能。“市面上现有的材料,拉一下很难变色,但我们的材料拉一下就可以从红色变到蓝色,松手后又能恢复,一般技术难以仿制。”杨东朋说。

那么,这种“纸张”能在哪些领域大显身手呢?杨东朋认为,应用前景十分广阔。例如,在印刷领域,它有望替代传统的油墨印刷,为学校、企业等大量用纸单位带来成本节约和环保效益。不仅如此,在光学防伪、传感、多色显示以及各类警示标签的制造方面也有较大潜力。“当前,一些高端酒类、鞋类品牌,深受假冒伪劣产品的困扰。我们的材料通过多种光学防伪模式,如不同角度颜色变化、拉伸变色、加热图案消失等,具备了独特的变色和加密特性,让造假者无从下手。”杨东朋介绍。

布料印染应用初步实现

“绍兴纺织、印染产业发达,如果将这种技术应用于布料印染,将大大减少染料的使用和污染。”杨东朋向记者透露,目前,在绍兴文理学院化学化工学院浙江省精细化学品传统工艺替代技术研究重点实验室主任马德琨的帮助下,他和团队已完成该技术在布料上的初步应用,“经过技术的叠加,它可以应用于骑行服、交警等户外工作人员的服装,提高夜行安全性;在运动员专用服装和比赛用装方面也有广阔前景。”

眼下,杨东朋已开始和一些相关企业进行合作洽谈。“这是一项新技术、一种新事物,目前还处在研发成功阶段,距离企业应用和规模化生产还需要一定时间。接下来,我们希望能与绍兴的相关企业达成合作,将这一技术运用到实际生产中,为绍兴的科技创新和产业发展贡献力量。”杨东朋说。(图片由受访者提供)

(内容来源:绍兴晚报)

作者:记者 胡安娜 编辑:黄晨珂

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