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博士生打翻制剂瓶引发打印界换代革命

2010年的一天,80后博士生盛兰无意中把一种制剂打翻在纸上,奇怪的是,制剂在纸上显示出的蓝色很快就褪去了,这到底是怎么回事呢?

盛兰没有想到,她无意间的一个动作,竟然引发了一次打印技术的“地震”—3年多以后,“千人计划”国家特聘专家、吉林大学化学学院张晓安教授领导的科研团队利用三年多的时间研究的“喷水无墨打印”(water-jet printing)技术横空出世,震惊世界。

绿色环保技术核心在于纸

在实验室里,张晓安教授的80后博士生、研发团队的重要研究人员盛兰拿出一个普通的惠普打印机墨盒,把它装进了打印机,然后在一个盒子里小心翼翼地拿出一张纸,放在了打印机上,通过电脑点击打印程序,这张看似普通的纸,进入打印机出来后,显示出蓝色的字体。

“这个过程和普通的打印没有区别,但是这个墨盒里装的不是墨,是水!”见大家不解,张教授解释说,这台打印机是普通的惠普打印机,墨盒也是惠普的墨盒,但纸张是经过特殊的处理,遇见水后就会显现出颜色,从而呈现出打印效果。

这就是震惊世界的“喷水无墨打印”技术。为了让在场的人更易理解,张教授把长达三年多的研发成果用几句话概括出来,“它借助了传统的喷墨打印技术,结合我们研发的对水响应的智能染料可重复擦写纸,将墨盒里的墨用水代替,采用喷水即可打印的方式来实现绿色无墨打印,喷水无墨打印的技术核心在于打印纸。它是将‘水致变色染料’负载于纸基上,当纸遇到水时显颜色,当水挥发干时,纸张又恢复到无颜色状态,从而实现重复使用。”

在常温下字迹可保持22小时

记者摸了摸这张特殊的纸,比一般的打印纸略厚。

盛兰说,这张纸是普通的实验室用滤纸加工后而成的,之所以选择这个,是因为掺杂的其它物质较少,对变色染料影响较小。“像普通的A4纸,可能上面有荧光剂之类的物质,就不适宜与这种制剂混合在一起应用。”张教授补充说,别看只是张纸,可是这个纸却包裹着三层物质,最底部的涂层起到隔绝作用,上面附着着显色涂层,显色涂层上还有一层保护层,“水就是透过保护层接触到显色涂层进而显色的。”

通过实验,使用“喷水无墨打印”技术,目前只能打印出四种颜色,分别是红色、黄色、蓝色、紫色。记者注意到,每种颜色的显色时间有些不同,蓝色的显色时间最长,“这主要和变色染料性能有关。”张教授说。

“在一张纸上能否打印出不同的颜色?”对于大家的好奇,张教授说,这个目前还实现不了,现在一张纸只有一个变色染料,只能打印一种颜色。在以后的研究中,会考虑解决这个问题。

墨盒里装的水是否也比较特殊呢?“确实是这样的,我们使用的都是蒸馏水。”张教授说,之所以使用蒸馏水,是因为普通的水杂质比较多,容易造成墨盒堵塞,影响打印效果。

另外,由于技术工艺问题,最小字号也只能打印到5号字,“字太小就有些模糊了。”原因主要是水透过保护层后不能垂直渗入,有些扩散,所以工艺上还会继续改进。

这种靠水打印出的字迹能够在纸上保持多长时间呢?张教授介绍说,测试表明,在常温下可保持22小时,“如果希望立即消失,只要对纸进行加热或者烘干。我们测试过,70℃下30秒钟字迹就褪去了。”

无意间打翻制剂引出大发明

“我们反复打印只做了50次,50次后还是可以继续使用,估计100次应该没问题。”盛兰为“万写纸”作了注解。

“万写纸”的储存也有一定的条件,盛兰介绍,她把制作好的纸张,用盒子装起来,放在室温起伏不大的实验室里,而且还放置了干燥剂。

对于纸张制作过程,她说这可是她的一个秘密,因为这个办法她钻研了很久。“从2010年着手这项工作开始,这种智能染料的研究,我只花了一个多月就完成了。但是如何让智能染料附着在纸上,这太伤脑筋了。光这个研究,我就琢磨了两年多。”盛兰说,“做的试验次数真是数不清,能有上千次吧。”

都说发明只是源于一次偶然,一次,盛兰无意中打翻了一种制剂在纸上,发现显现的颜色立即褪去了。这到底是怎么回事?她百思不得其解,于是找到张教授说出自己的困惑。张教授耐心地和她分析这一原理,找到其中的原因,让她豁然开朗,于是开始自己制作模具,加工纸张。

“现在制作这张纸只用十分钟就够了。”盛兰说。

张教授补充道,“万写纸”已经通过动物水平的毒性实验,结果显示该材料安全无毒性。

对于此次的研发成功,张教授给出了成功的四个关键词:梦想,自信,行动,超越。“失败给你的启示,会比成功多许多倍”。



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