Китайцы переизобрели бумагу
Многоразовое средство для записи создали специалисты Фуцзянского педагогического университета. В качестве основы они взяли лист самой обычной бумаги для печати и покрыли одну из ее сторон термохромной синей краской, которая становится бесцветной при нагреве. Другую сторону покрыли фототермическим черным тонером, который проводит тепло и выделяет его под воздействием света. Затем они нарисовали на синей стороне листа узоры излучающей тепло ручкой. Тонер нагрелся и обесцветил краску на месте проведенных линий, обнажив белую бумагу. Бумага выдерживает более сотни циклов перезаписи с небольшим изменением насыщенности цвета, рассказывают авторы статьи в ACS Applied Materials & Interfaces.
Разработчики отмечают, что в отличие от предыдущих опытов эту бумагу легко изготавливать, а чтобы стереть запись, не нужно использовать ультрафиолетовое излучение. Достаточно всего лишь охладить ее до −10 °C, и она «обнулится» для нового использования, сообщает издание Hi-News.ru.
Писать на такой бумаге можно не только тепловой ручкой, но и светом ближнего инфракрасного диапазона, а также печатать при помощи термального принтера. Как правило, многоразовая бумага выцветает за несколько дней или недель. Китайское изобретение сохраняет текст и изображения до полугода при комнатной температуре.
Существует немало технологий, призванных заменить собой обычную бумагу, которая до сих пор применяется повсеместно, пишет издание N+1. К примеру, уже есть экспериментальные и серийные экраны, которые можно складывать и даже растягивать, не разрушая их. Кроме того, существует электронная бумага, не использующая собственную подсветку и поэтому визуально напоминающая обычную. Тем не менее пока эти технологии не достигли такой же стоимости, тонкости и других важных параметров, как у бумаги.
Часть ученых и инженеров работают в другом направлении и пытаются создать не замену бумаги, а ее более совершенную версию, в том числе перезаписываемую. В этой области уже существует достаточно много разработок, основанных на разных принципах. Некоторые работают за счет нагревания или облучения, другие требуют обработки раствором солей. Но пока у них есть серьезные недостатки, которые чаще всего касаются самого важного свойства бумаги — сохранения информации на протяжении долгого времени. Как правило, перезаписываемая бумага сохраняет изображение в течение нескольких дней и теряет свои свойства уже через несколько десятков циклов записи.
Принцип работы бумаги, созданной группой исследователей под руководством Вэй Чжана из Фуцзянского педагогического университета, основан на фазовом переходе в термохромном слое. Изначально, при комнатной температуре, он имеет синий цвет. После нагревания выше 65 °C растворитель переходит в жидкое состояние, из-за чего цветообразователь (донор электронов) и цветопроявитель (акцептор электронов) разделяются, и структура молекулы цветообразователя меняется, в результате он становится бесцветным. Поскольку цветообразователь и проявитель растворяются, температура затвердевания всего раствора понижается и бесцветность сохраняется до температуры −10 °C Цельсия, когда вещества рекристаллизуются и взаимодействие между ними возобновляется. Из-за такого гистерезисного характера превращения бумага сохраняет свой цвет при комнатной температуре.
Исследователи предложили несколько вариантов использования бумаги. К примеру, на ней можно писать электротермической ручкой с нагреваемым наконечником, в таком случае рисунок будет выполнен белым цветом, а фон будет синим. Можно с помощью облучения тонера на обратной стороне инфракрасным цветом через трафарет создавать рисунок, выполненный одним из двух цветов, в зависимости от формы изображения.
Разработчики напечатали различные изображения на бумаге, показав, что они могут быть достаточно четкими, чтобы, к примеру, содержать QR-код и даже текст. Исследователи проверили свойства бумаги и выяснили, что спектр поглощения красителя слабо меняется даже после сотни циклов перезаписи, а полугодовая выдержка изображения слабо влияет на его сохранность.
В прошлом году китайские ученые предложили использовать материалы с перовскитной структурой в качестве основного элемента симпатических чернил. Их можно перевести в состояние, в котором они становятся видны при облучении ультрафиолетом, с помощью химической активации. А при необходимости их можно перевести обратно в неактивное состояние.