Các nhà nghiên cứu mới đây đã phát triển được một loại giấy in bằng ánh sáng tia cực tím có thể làm nóng để xóa nội dung và viết đi viết lại được hơn 80 lần.
Trong nỗ lực chặn đứng ảnh hưởng tiêu cực với môi trường của quy trình sản xuất giấy hiện nay, các nhà nghiên cứu mới đây đã phát triển được một loại giấy in bằng ánh sáng tia cực tím, xóa nội dung bằng cách làm nóng giấy lên nhiệt độ 120 độ C, và viết đi viết lại được hơn 80 lần. Bí mật của việc in bằng ánh sáng nằm ở khả năng đổi màu của các hạt nano, một lớp màng mỏng có thể dễ dàng phủ lên loại giấy truyền thống để biến nó thành giấy in bằng ánh sáng.
“Điểm nổi bật nhất trong nghiên cứu của chúng tôi là việc phát triển được một hệ thống mới … nhằm sản xuất một loại giấy dùng nhiều lần, in bằng ánh sáng chứ không dùng mực, nhưng có cảm giác khi chạm và hình dáng bên ngoài tương tự giấy truyền thống, và lại có thể in và xóa nhiều lần mà không cần bổ sung thêm mực. Nghiên cứu của chúng tôi có lợi ích to lớn về kinh tế và môi trường cho xã hội hiện đại ngày nay”, GS Yadong Yin từ ĐH California ở Riverside cho biết.
Hiện nay, quy trình sản xuất và xả thải giấy có tác động tiêu cực to lớn đối với môi trường: sản xuất giấy là nguyên nhân gây ô nhiễm công nghiệp hàng đầu, giấy bị vứt bỏ là thành phần chủ yếu (khoảng 40%) trong bãi chôn rác, ngay cả việc tái chế giấy cũng góp phần gây ô nhiễm do quá trình tẩy mực. Ngoài ra còn có vấn đề phá rừng. Ví như ở Mỹ, khoảng ⅓ tất cả cây đốn hạ được dùng cho việc sản xuất giấy và bìa cứng (bìa các-tông).
Nhằm giải quyết những vấn đề này, các nhà nghiên cứu đã xem xét các giải pháp thay thế giấy dùng một lần. Một phương án là lợi dụng khả năng đổi màu của một số chất hóa học khi tiếp xúc với ánh sáng, tuy rằng trong quá khứ phương án này đã gặp phải nhiều thách thức về độ bền, khả năng đổi màu qua lại hạn chế, giá thành cao, có tính độc hại, và khó phủ lên giấy xốp thông thường.
Loại giấy in bằng ánh sáng được phát triển trong nghiên cứu mới cải thiện tất cả những khía cạnh này, mang công nghệ này đến gần hơn với thực tiễn, khi có thể dùng bất kỳ vật trung gian nào để in văn bản khi cần ngay trong một khoảng thời gian ngắn.
“Chúng tôi tin rằng giấy dùng nhiều lần có rất nhiều ứng dụng thực tiễn, bao gồm ghi chép và đọc thông tin tạm thời, ví như báo, tạp chí, áp phích quảng cáo, sổ ghi chú, viết bảng, bộ cảm biến oxy, và nhãn hiệu xóa đi viết lại nhiều lần”, GS Yin nói.
Lớp phủ mới bao gồm hai loại hạt nano: một làm từ chất xanh Phổ (Fe7(CN)18), vốn là một sắc tố màu xanh dương phổ thông không đắt, không độc hại sẽ chuyển thành không màu khi thu nhận các electron; và titan điôxít (TiO2), một chất quang xúc tác đóng vai trò tăng tốc các phản ứng hóa học khi chiếu ánh sáng cực tím lên tờ giấy.
Khi các hạt nano của chất xanh phổ và TiO2 được trộn đều và phủ lên giấy, mặt giấy trắng chưa được in sẽ có màu xanh dương đậm. Để in ký tự hay hình ảnh, tờ giấy sẽ được chiếu ánh sáng cực tím, chịu trách nhiệm “kích hoạt ánh sáng” các hạt nano TiO2. Đến lượt mình, những hạt nano này sẽ nhường electron cho các hạt nano xanh phổ kế bên, để chúng chuyển từ màu xanh dương sang không màu.
Vì dễ dàng đọc các ký tự màu xanh dương trên nền không màu hơn là ký tự không màu trên nền xanh dương, nên chính cái nền chứ không phải các ký tự thường được in bằng ánh sáng, và chuyển sang không màu (tuy rằng tờ giấy cũng có thể được “in ngược” để hiển thị ký tự không màu trên nền xanh dương). Ngoài màu xanh dương, cũng có thể tạo ra các màu sắc khác nhờ sử dụng sắc tố các màu khác nhau tương tự như xanh phổ.
Sau khi được in, tờ giấy sẽ lưu giữ hình dạng của nó với độ phân giải cao (5-µm) trong ít nhất 5 ngày, và sau đó phai mờ dần trở lại màu xanh đậm thông qua quá trình ôxy hóa dưới điều kiện thông thường. Chỉ cần làm nóng tờ giấy trong khoảng 10 phút, các ký tự trên tờ giấy sẽ biến mất, và nó sẽ quay trở về màu xanh đậm.
Các nhà nghiên cứu dự đoán loại giấy in bằng ánh sáng sẽ không đắt khi sản xuất trên quy mô thương mại.
“Trên thực tế, giấy in bằng ánh sáng thật sự có lợi thế về giá thành so với giấy truyền thống. Vật liệu phủ không đắt, và chi phí sản xuất cũng được kỳ vọng sẽ nhỏ khi lớp phủ có thể được áp lên bề mặt giấy truyền thống bằng các quá trình đơn giản như ngâm nhúng hoặc phun xịt. Quá trình in cũng hiệu quả hơn về chi phí so với giấy truyền thống vì không cần đến mực. Quan trọng nhất, giấy in bằng ánh sáng có thể được tái sử dụng hơn 80 lần, giảm thiểu đáng kể tổng chi phí”, GS Yin cho biết.
Kế hoạch tương lai tập trung vào việc mang công nghệ này gần hơn với ứng dụng thực tiễn.
“Bước tiếp theo ngay sau đây là chế tạo một máy in la-ze tượng hợp với loại giấy dùng nhiều lần này để có thể in nhanh hơn. Chúng tôi cũng sẽ tìm kiếm phương pháp hiệu quả để tiến hành in nhiều màu”.
Nghiên cứu được công bố trên ấn bản gần đây của tạp chí Nano Letters.
Quý Khải (theo phys.org)
Xem thêm: