據科技日報11月22日消息，11月16日，吉林大學化學學院、超分子結構與材料國家重點實驗室張曉安教授科研團隊在無墨噴水打印方面取得突破性進展，其創(chuàng)新成果再次發(fā)表在《Nature Communications》雜志上。無墨噴水打印技術是以水代墨實現(xiàn)打印的技術，核心技術是打印紙，不僅有助于解決目前噴墨打印消費者面臨的墨盒堵塞、頻繁更換墨盒價格昂貴的問題，還有助于減少環(huán)境污染和資源浪費。
原始技術困難重重
2014年1月，《Nature Communications》雜志首次報道了張曉安教授科研團隊的無墨噴水打印技術，引起海內外專家學者、業(yè)內同行和國際國內主流媒體的高度評價和廣泛關注。
無墨噴水打印技術雖然優(yōu)勢很多，然而，由于之前的水致變色可重復打印紙都是基于單一的水致變色染料體系，每當需要一種新的顏色的可重復打印紙時，往往需要設計、合成新的水致變色染料，隨之而來的是較復雜的合成技術、較高的成本以及較長的周期。
其中，對于黑色水致變色染料開發(fā)尤其困難。此外，字跡保留時間短，以及基材的耐水性也是制約該項技術實際應用的技術瓶頸。
新技術好處多多
針對原始技術的瓶頸，張曉安科研團隊受生命體系的啟發(fā)，巧妙地將單一水致變色染料體系擴展為由酸致變色染料和顯色劑構筑的雙分子水協(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，便可實現(xiàn)不同顏色的水顯色，這使得可重復擦寫紙的顏色拓展簡單化（圖b）。
圖a：水致變色可重復擦寫紙（右）與前期工作（左）的機理意圖；圖b：不同顏色噴水打印顯示實物圖
“由于所用到的酸致變色染料及顯影劑大多已實現(xiàn)工業(yè)化生產，可以直接購買得到，免去了繁復的合成過程，大大降低了水致變色可重復擦寫紙制備成本?！绊椖控撠熑私榻B，尤其通過購買市售的黑色染料，便可非常簡單地實現(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打印紙，經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，字跡保留時間可以幾個月至半年。當然，這期間，也可以隨時通過打印機的加熱程序對信息進行擦除。
黑色噴水打印過程及打印效果圖
產業(yè)化將不是夢
為了快速推進無墨噴水打印技術的產業(yè)化進程，早日實現(xiàn)產品市場化推廣，張曉安科研團隊與中國航天科技集團公司旗下的樂凱醫(yī)療科技公司開展了深度合作，實現(xiàn)了基于高強度、強耐水性的水致變色可重復擦寫紙的制備，顯著地提高了紙張循環(huán)使用性能，并可以實現(xiàn)大規(guī)模的機械化生產。
車間照片及黑色噴水打印效果圖
另劇了解，此項研究進展為綠色環(huán)保無墨打印技術完成從實驗室到市場化奠定了堅實的基礎。相關技術，已申報并獲國內發(fā)明專利和美國發(fā)明專利授權。
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