الحبر لم يعُد مطلوباً: يمكن طباعة الورق بـالضوء

بقلم ليزا زايغا

في محاولة للحد من الآثار السلبية لإنتاج الورق على البيئة، طوّر الباحثون في دراسة حديثة ورق قابل للطباعة بالضوء – ورق يمكن الطباعة عليه باستخدام الأشعة فوق البنفسجية، ومحوها عن طريق التسخين إلى 120 درجة مئوية (250 فهرنهايت)، وإعادة الكتابة عليها أكثر من 80 مرة. يكمن سر الطباعة بالضوء في كيميائية تغير الألوان للجسيمات النانوية، يمكن وضع طبقة رقيقه منها على الورق التقليدي لتحويله إلى ورق قابل للطباعة بالضوء.

الباحثون، وينشو وانغ مع مؤلفون مشاركون في جامعة شاندونغ في الصين. جامعة كاليفورنيا، ريفيرسايد. ومختبر لورانس بيركلي الوطني، قاموا بنشر مقالة على الورق المطبوع بالضوء قابل لإعادة الكتابة عليه وذلك في إصدار حديث لمجلة رسائل النانو (Nano Letters).

إن أعظم أهمية في عملنا هو تطوير فئة جديدة من نظام تحويل اللون بالحالة الصلبة “photoreversible” لإنتاج ورق قابل للطباعة بالضوء بدون حبر يمكن إعادة الكتابة عليه، له نفس مظهر وملمس الورق التقليدي، ولكن يمكن الطباعة عليه ومحوه مراراً وتكراراً دون الحاجة إلى حبر إضافي، ” يادونغ يين، بروفيسور الكيمياء في جامعة كاليفورنيا، ريفيرسايد، قال ل Phys.org. ” يُعتقد أن عملنا فيه مزايا اقتصادية وبيئية هائلة للمجتمع الحديث “.

حالياً، إنتاج الورق والتخلص منه له أثر سلبي كبير على البيئة: إنتاج الورق هو المصدر الرئيسي للتلوث الصناعي، الورق المرمي هو عنصر رئيسي (حوالي 40%) من مكبات القمامة، حتى إعادة تدوير الورق يساهم في التلوث بسبب عملية إزالة الحبر. هناك أيضاً مسألة إزالة الغابات: في الولايات المتحدة، حوالي ثلث الأشجار المحصودة تستخدم لإنتاج الورق والكارتون.

للعمل على معالجة هذه المشاكل، يبحث الباحثون عن بدائل للورق القابل للاستعمال مرة واحدة فقط. إحدى الاحتمالات هي الاستفادة من القدرة على تبديل اللون لبعض المواد الكيميائية عند تعرضها للضوء، رغم إن هذا النهج قد واجه تحديات في الماضي من ناحية الثبات، العكس المحدود، ارتفاع التكلفة، السُمية، وصعوبة تطبيق هذه الطبقة على الورق ذو المسام العادي.

تطور الورق القابل للطباعة بالضوء في دراسة حديثة أدى إلى تحسن في جميع هذه المجالات أعلاه، مقرباً بذلك هذه التكنولوجيا من التطبيق، والذي يمكن أن يشمل أي وسيط يمكن طباعة معلومات تكون الحاجة لها بشكل مؤقت عليه.

” نحن نعتقد أن الورق القابل لإعادة الكتابة عليه لديه العديد من الاستعمالات العملية التي تنطوي على تسجيل وقراءة المعلومات المؤقتة، مثل الصحف، المجلات، الملصقات، دفاتر الملاحظات، حوامل الألواح للكتابة، مؤشرات حياة المنتج، أجهزة استشعار الأوكسجين، والملصقات التي يعاد كتابتها في مختلف الاستعمالات ” كما قال يين.

يتكون الطلاء الجديد من نوعين من المجسمات النانوية: تلك المصنوعة من اللون الأزرق البروسي، والذي هو عبارة عن صبغ أزرق غير سام شائع وغير مكلِف والذي يتحول إلى عديم اللون عند اكتساب الكترونات. وثاني أكسيد التيتانيوم (TIO2)، وهي مادة المحفز الضوئي التي تسرع من التفاعلات الكيميائية عند تعرضها للأشعة فوق البنفسجية.

عندما تكون الجسيمات النانوية للأزرق البروسي وثاني أكسيد التيتانيوم ممزوجة بشكل متساوي ومطلية على الورق، ستظهر الورقة العادية الغير مطبوعة باللون الأزرق. ولطباعة نص أو صورة، تتعرض الورقة إلى الأشعة فوق البنفسجية، مما يثير الجسيمات النانوية لل(TIO2). هذه الجسيمات النانوية ستحرر الكترونات ستلتقطها الجسيمات النانوية للأزرق البروسي، التي ستتحول بدورها من اللون الأزرق إلى عديمة اللون.
وبما أنه من الأسهل قراءة النص باللون الأزرق على خلفية عديمة اللون من نص عديم اللون على خلفية زرقاء، لذلك يتم طباعة الخلفية وليس النص بالضوء، لتتحول إلى عديمة اللون (على الرغم من أن الورقة يمكن طباعتها “بالعكس” وإظهار نص عديم اللون على خلفية زرقاء). يمكن تحقيق ألوان أخرى إلى جانب الأزرق باستخدام نظائر الأزرق البروسي من مختلف الألوان.

بمجرد طباعتها، تحتفظ الورقة بتكوينها لمدة خمسة أيام على الأقل مع دقة عالية (5 µm)، ومن ثم تتلاشى ببطء إلى اللون الأزرق من خلال الأكسدة في ظل الظروف المحيطة. ولمحو الورقة بشكل أسرع، يمكن تسخينها لمدة 10 دقائق لإعادتها إلى حالتها الزرقاء الثابتة.
يتوقع الباحثون أن الورق القابل للطباعة بالضوء سيكون رخيصاً عندما يتم إنتاجه على مستوى تجاري.

“إن الورق القابل للطباعة بالضوء هو في الواقع منافس للورق التقليدي من حيث التكلفة” يقول يين. “مواد الطلاء غير مكلفة، وتكلفة الإنتاج ايضاً منخفضة حيث ان الطلاء يمكن تطبيقه على الورق التقليدي من خلال عمليات بسيطة مثل النقع أو الرش. وتكلفة عملية الطبع أيضاً أكثر فاعلية من الطريقة التقليدية حيث لا حاجة للحبر. والأهم من ذلك، الورق القابل للطباعة بالضوء يمكن استخدامه لأكثر من 80 مره، والذي يقلل بشكل كبير من التكلفة الإجمالية”.
تركز الخطط المستقبلية على جذب التكنولوجيا بشكل أقرب إلى الاستخدام العملي.

“خطوتنا التالية المباشرة هي إنشاء طابعة ليزر للتعامل مع هذه الورقة القابلة لإعادة الكتابة عليها من أجل الطباعة السريعة” قال يين. “سوف ننظر أيضاً إلى وسائل فعالة لتحقيق طباعة بكافة الألوان”.

المصـدر:-
https://m.phys.org/news/2017-02-ink-required-paper.html