منبع: phys.org
گروه پژوهش
در تلاش برای کاهش تاثیر مخرب مصرف بیش از حد کاغذ و قطع درختان جنگلی، پژوهشگران نوعی کاغذ اختراع کرده‌اند که با استفاده از نور یووی می‌توان روی آن چاپ کرد.
پس از چاپ می‌توان این کاغذ را در معرض حرارت ۱۲۰ درجه سانتی‌گراد قرار داد و محتویات چاپ‌شده را پاک کرد. این کاغذ را می‌توان با استفاده از نور تا ۸۰ بار چاپ کرد. راز چاپ با استفاده از نور، در خواص شیمیایی، تغییر رنگ و رنگ‌پذیری ذرات نانو نهفته است. یک لایه نازک از ذرات نانو را می‌توان به آسانی در قالب کوتینگ روی کاغذ معمولی نشاند و آن را به کاغذی نوری تبدیل کرد.
پژوهشگران این پروژه محققان دانشگاه شاندوگ در چین، دانشگاه ریور ساید در کالیفرنیا و لابراتوار ملی لاورنس برکلی در آمریکا هستند. آن‌ها نتیجه تحقیقات خود را در جدیدترین شماره نشریه Nano Letters منتشر کردند.
یادونگ یین؛ استاد شیمی دانشگاه کالیفرنیا می‌گوید: «برجسته‌ترین اهمیت کار ما ارائه نوع جدیدی از کاغذ چندبار مصرف است که با استفاد از نور و بدون استفاده از مرکب می‌توان روی آن چاپ کرد. این کاغذ از جنس کاغذ معمولی است، با این تفاوت که می‌توان آن را چاپ کرد و سپس آنچه را چاپ شده، پاک کرد و مجدداً چاپ کرد. حاصل کار، مزایای اقتصادی و زیست‌محیطی فراوانی برای جوامع مدرن دارد.»
در حال حاضر تولید و دورریختن کاغذ تأثیر منفی فراوانی روی محیط زیست دارد: تولید کاغذ یکی از عوامل عمده زباله‌های صنعتی است؛ دور ریز کاغذ و مقوا یکی از اجزای اصلی (حدود ۴۰ درصد) زمین‌های دفن زباله را شامل می‌شود. حتی کاغذهای بازیافتی به سهم خود به انباشت زباله دامن می‌زنند زیرا فرایند زدودن مرکب از کاغذ هنوز فراگیر نشده است. معضل جنگل‌زدایی را نیز باید به مشکلات اضافه کرد. تنها در کشور آمریکا یک‌سوم از تمام درختان کاشته شده برای تولید کاغذ و مقوا مورداستفاده قرار می‌گیرند.
برای حل این مشکل، پژوهشگران به دنبال گزینه‌هایی برای کاغذ هستند. یکی از گزینه‌ها استفاده از قابلیت تغییررنگ برخی از مواد شیمیمایی است هنگامی که در معرض نور قرار می‌گیرند، در عین حال در گذشته این رویکرد با چالش‌هایی در زمینه ثبات، استفاده چندباره، هزینه بالا، سمی‌بودن و دشواری در نشاندن لایه کوتینگ روی کاغذ پرزدار، روبه‌رو بود.
کاغذ نوری در حال حاضر این چالش‌ها را پشت سر گذاشته است و قابلیت ارائه به بازار در آینده نزدیک را دارد. البته از این کاغذ برای چاپ اطلاعاتی که در زمان محدود به آن نیاز است، استفاده خواهد شد.
پروفسور یین می‌گوید:”ما معتقدیم کاغذ جدید ما که ده‌ها بار می‌توان آن را چاپ و پاک کرد، کاربردهای عملی فراوانی به‌ویژه برای ثبت موقت اطلاعات و خواندن آن دارد.”
از جمله موارد کاربرد آن می‌توان به روزنامه، مجله، پوستر، دفترچه یادداشت، نشانگرهای تاریخ تولید و انقضای محصولات، حسگرهای اکسیژن، لیبل‌ها با قابلیت چاپ و پاک کردن مجدد و موارد دیگر اشاره کرد.
کوتینگ نانو
کوتینگ جدید شامل دو نوع نانو ذرات می‌شود: رنگ این کوتینگ، آبی پروس است که حاوی نوعی پیگمنت آبی رنگ، ارزان‌قیمت می‌شود. این پیگمنت هنگامی‌که الکترون و دی‌اکسید تیتانیوم را (که یک ماده فوتوکاتالیست است و به واکنش شیمیایی در معرض تابش نور یووی شتاب می‌بخشد)، دریافت می‌کند، بی‌رنگ می‌شود. هنگامی‌که آبی پروس و نانو ذرات دی‌اکسید تیتانیوم به خوبی با یکدیگر ترکیب شوند و روی کاغذ کوت شوند، کاغذ سفید چاپ‌نشده، به رنگ آبی یکدست تغییر رنگ می‌دهد. برای چاپ متن یا تصاویر، کاغذ در معرض نور UV قرار می‌گیرد، که باعث می‌شود نانو ذرات دی‌اکسید تیتانیوم فعال شوند. این ذرات سپس الکترون منتشر می‌کنند و ذرات مجاور آبی پروس این الکترون را دریافت می‌کنند و سپس رنگ کاغذ آبی به بی‌رنگ تبدیل می‌شود.
از آنجایی که خواندن متن آبی رنگ روی پس‌زمینه بی‌رنگ آسان‌‌تر از خواندن متن بی‌رنگ روی پس‌زمینه آبی رنگ است، معمولا این پس‌زمینه است که توسط نور چاپ شده و بی‌رنگ می‌شود (گو اینکه کاغذ را می‌توان از پشت نیز چاپ کرد تا متن بی‌رنگ روی پس‌زمینه آبی رنگ به نمایش در آید). رنگ‌های متفاوت به‌جز رنگ آبی را نیز می‌توان با استفاده از آبی پروس به دست آورد.
هنگامی‌که کاغذ چاپ شد، اطلاعات چاپ‌شده با رزولوشن بالا (۵ نانومتر) روی کاغذ باقی می‌ماند و پس از آن به تدریج محو شده و کاغذ به رنگ آبی یکدست در می‌آید. تغییر رنگ حاصل اکسیداسیون است که در شرایط محیطی که کاغذ در آن قرار دارد رخ می‌دهد. برای پاک کردن اطلاعات روی کاغذ می‌توان آن را به مدت ۱۰ دقیقه در معرض حرارت قرار داد.
پژوهشگران پیش‌بینی می‌کنند که کاغذ نوری هنگامی‌که در مقیاس تجاری تولید شود، ارزان‌قیمت خواهد بود. یین می‌گوید:”کاغذ نور ی ما ارزان است زیرا اساس آن کاغذ معمولی است. مواد کوتینگ ارزان هستند و هزینه تولید نیز پایین خواهد بود زیرا کوتینگ را می‌توان با استفاده از فرایندهای سادهای، چون آغشته کردن یا افشاندن (اسپری) روی کاغذ نشاند. فرایند چاپ نیز ارزان‌تر از فرایند چاپ معمولی است زیرا به هیچ مرکبی نیاز ندارد. از سوی دیگر بیش از ۸۰ بار می‌توان این کاغذ را چاپ و پاک کرد که هزینه کل عملیات را تا حد زیادی کاهش می‌دهد.”
در حال حاضر پژوهشگران سرگرم توسعه این تکنولوژی برای ارائه آن در سطح تجاری در سراسر جهان هستند. یین می‌گوید: “قدم بعدی ما ساخت یک چاپگر لیزری است که بتواند روی این کاغذ چاپ کند. ما همچنین سرگرم پژوهش روی چاپ تمام رنگی این کاغذ هستیم.”
