(Phys.org)—I ett försök att stävja de negativa miljöeffekterna av pappersproduktion, forskare i en ny studie har utvecklat ett papper som kan skrivas ut med ljus — papper som kan skrivas ut med UV-ljus, raderas genom uppvärmning till 120 °C (250 °F), och omskriven mer än 80 gånger. Hemligheten med att skriva ut med ljus ligger i nanopartiklarnas färgskiftande kemi, en tunn beläggning som lätt kan appliceras på konventionellt papper för att omvandla det till den lättutskrivbara versionen.

Forskarna, Wenshou Wang och medförfattare vid Shandong University i Kina; University of California, Riverside; och Lawrence Berkeley National Laboratory, har publicerat en artikel om det lättutskrivbara omskrivningsbara papperet i ett färskt nummer av Nanobokstäver .

"Den största betydelsen av vårt arbete är utvecklingen av en ny klass av solid-state fotoreversibla färgväxlingssystem för att producera ett bläckfritt ljusskrivbart omskrivbart papper som har samma känsla och utseende som konventionellt papper, men kan skrivas ut och raderas upprepade gånger utan behov av extra bläck, "Yadong Yin, Professor i kemi vid University of California, Riverside, berättade Phys.org . "Vårt arbete tros ha enorma ekonomiska och miljömässiga fördelar för det moderna samhället."

För närvarande, pappersproduktion och bortskaffande har en stor negativ inverkan på miljön:papperstillverkning är en ledande källa till industriell förorening, kasserat papper är en viktig komponent (cirka 40 %) av deponier, och även återvinningspapper bidrar till föroreningar på grund av processen för borttagning av bläck. Det finns också frågan om avskogning:i USA, ungefär en tredjedel av alla skördade träd används för pappers- och kartongproduktion.

Arbetar med att lösa dessa problem, forskare har undersökt alternativ till engångspapper. En möjlighet är att dra fördel av färgväxlingsförmågan hos vissa kemikalier när de utsätts för ljus, även om detta tillvägagångssätt tidigare har stått inför utmaningar när det gäller stabilitet, begränsad reversibilitet, hög kostnad, giftighet, och svårighet att applicera beläggningen på vanligt poröst papper.

Det lätta utskrivbara papperet som utvecklats i den nya studien förbättras inom alla dessa områden, föra tekniken närmare applikationer, som skulle kunna omfatta vilket medium som helst på vilket information skrivs ut och endast behövs under en kort tid.

"Vi tror att det omskrivbara papperet har många praktiska tillämpningar som involverar tillfällig informationsinspelning och läsning, som tidningar, tidningar, affischer, anteckningsblock, skriva staffli, produktlivsindikatorer, syresensorer, och omskrivbara etiketter för olika applikationer, " sa Yin.

Den nya beläggningen består av två typer av nanopartiklar:de som är gjorda av preussiskt blått, vilket är ett vanligt billigt, ogiftigt blått pigment som blir färglöst när det får elektroner; och titandioxid (TiO ₂ ), ett fotokatalytiskt material som accelererar kemiska reaktioner vid exponering för UV-ljus.

När den preussiska blå och TiO ₂ nanopartiklar blandas jämnt och beläggs på papper, det vanliga otryckta papperet ser helt blått ut. För att skriva ut text eller bilder, papperet utsätts för UV-ljus, vilket fotoexciterar TiO ₂ nanopartiklar. Dessa nanopartiklar släpper sedan ut elektroner som plockas upp av de intilliggande preussiska blå nanopartiklarna, som övergår från blå till färglös.

Eftersom det är lättare att läsa blå text på en färglös bakgrund än färglös text på en blå bakgrund, det är bakgrunden snarare än texten som vanligtvis skrivs ut av ljus, blir färglös (även om papperet också kan "skrivas omvänt" för att visa färglös text på blå bakgrund). Olika färger förutom blått kan också uppnås genom att använda preussiska blåanaloger i olika färger.

När den väl har skrivits ut, papperet behåller sin konfiguration i minst fem dagar med hög (5-µm) upplösning, och bleknar sedan långsamt tillbaka till fast blått genom oxidation under omgivande förhållanden. För att radera papperet snabbare, papperet kan värmas upp i cirka 10 minuter för att återställa det till sitt blåa tillstånd.

Forskarna förutspår att lätttryckbart papper kommer att vara billigt när det produceras i kommersiell skala.

"Det lätta tryckbara papperet är verkligen kostnadskonkurrenskraftigt med konventionellt papper, "Yin sa. "Beläggningsmaterialen är billiga, och produktionskostnaden förväntas också vara låg eftersom beläggningen kan appliceras på ytan av konventionellt papper genom enkla processer såsom blötläggning eller sprutning. Tryckprocessen är också mer kostnadseffektiv än den konventionella eftersom inga bläck behövs. Viktigast, det lätta tryckbara papperet kan återanvändas över 80 gånger, vilket avsevärt minskar den totala kostnaden."

Framtida planer fokuserar på att föra tekniken närmare praktisk användning.

"Vårt omedelbara nästa steg är att konstruera en laserskrivare som fungerar med detta omskrivbara papper för att möjliggöra snabb utskrift, "Yin sa. "Vi kommer också att undersöka effektiva metoder för att förverkliga fullfärgstryck."

© 2017 Phys.org