據(jù)科技日?qǐng)?bào)11月22日消息，11月16日，吉林大學(xué)化學(xué)學(xué)院、超分子結(jié)構(gòu)與材料國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室張曉安教授科研團(tuán)隊(duì)在無墨噴水打印方面取得突破性進(jìn)展，其創(chuàng)新成果再次發(fā)表在《Nature Communications》雜志上。無墨噴水打印技術(shù)是以水代墨實(shí)現(xiàn)打印的技術(shù)，核心技術(shù)是打印紙，不僅有助于解決目前噴墨打印消費(fèi)者面臨的墨盒堵塞、頻繁更換墨盒價(jià)格昂貴的問題，還有助于減少環(huán)境污染和資源浪費(fèi)。
原始技術(shù)困難重重
2014年1月，《Nature Communications》雜志首次報(bào)道了張曉安教授科研團(tuán)隊(duì)的無墨噴水打印技術(shù)，引起海內(nèi)外專家學(xué)者、業(yè)內(nèi)同行和國際國內(nèi)主流媒體的高度評(píng)價(jià)和廣泛關(guān)注。
無墨噴水打印技術(shù)雖然優(yōu)勢(shì)很多，然而，由于之前的水致變色可重復(fù)打印紙都是基于單一的水致變色染料體系，每當(dāng)需要一種新的顏色的可重復(fù)打印紙時(shí)，往往需要設(shè)計(jì)、合成新的水致變色染料，隨之而來的是較復(fù)雜的合成技術(shù)、較高的成本以及較長的周期。
其中，對(duì)于黑色水致變色染料開發(fā)尤其困難。此外，字跡保留時(shí)間短，以及基材的耐水性也是制約該項(xiàng)技術(shù)實(shí)際應(yīng)用的技術(shù)瓶頸。
新技術(shù)好處多多
針對(duì)原始技術(shù)的瓶頸，張曉安科研團(tuán)隊(duì)受生命體系的啟發(fā)，巧妙地將單一水致變色染料體系擴(kuò)展為由酸致變色染料和顯色劑構(gòu)筑的雙分子水協(xié)同變色體系，遇水前染料和顯影劑不發(fā)生顯色，遇水后顯影劑與染料發(fā)生作用而顯示顏色（圖a）。通過選用不同顏色人酸致變色染料，便可實(shí)現(xiàn)不同顏色的水顯色，這使得可重復(fù)擦寫紙的顏色拓展簡單化（圖b）。
圖a：水致變色可重復(fù)擦寫紙（右）與前期工作（左）的機(jī)理意圖；圖b：不同顏色噴水打印顯示實(shí)物圖
“由于所用到的酸致變色染料及顯影劑大多已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，可以直接購買得到，免去了繁復(fù)的合成過程，大大降低了水致變色可重復(fù)擦寫紙制備成本。“項(xiàng)目負(fù)責(zé)人介紹，尤其通過購買市售的黑色染料，便可非常簡單地實(shí)現(xiàn)了人們期盼已久的黑色噴水打印顯示。
新的黑色水致變色可重復(fù)打印紙，經(jīng)噴水打印所獲得的黑色的色彩度和色純度非常高，基本可以與現(xiàn)有的黑色噴墨打印相媲美，字跡保留時(shí)間可以幾個(gè)月至半年。當(dāng)然，這期間，也可以隨時(shí)通過打印機(jī)的加熱程序?qū)π畔⑦M(jìn)行擦除。
黑色噴水打印過程及打印效果圖
產(chǎn)業(yè)化將不是夢(mèng)
為了快速推進(jìn)無墨噴水打印技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，早日實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品市場化推廣，張曉安科研團(tuán)隊(duì)與中國航天科技集團(tuán)公司旗下的樂凱醫(yī)療科技公司開展了深度合作，實(shí)現(xiàn)了基于高強(qiáng)度、強(qiáng)耐水性的水致變色可重復(fù)擦寫紙的制備，顯著地提高了紙張循環(huán)使用性能，并可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的機(jī)械化生產(chǎn)。
車間照片及黑色噴水打印效果圖
另劇了解，此項(xiàng)研究進(jìn)展為綠色環(huán)保無墨打印技術(shù)完成從實(shí)驗(yàn)室到市場化奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。相關(guān)技術(shù)，已申報(bào)并獲國內(nèi)發(fā)明專利和美國發(fā)明專利授權(quán)。
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