解密：“水代墨”的神奇在哪兒？

■新聞緣起
隨著噴墨打印機價格的降低和打印質量的不斷提升，昂貴的耗材特別是墨水的消耗成為人們不得不面對的實際問題。日前，一項由吉林大學研究人員研發的“噴水無墨打印技術”（water-jetprinting），創新性地找到解題方法，不僅極大降低了打印成本，還實現了“綠色打印”。這無疑是對傳統噴墨技術的挑戰。
“瞧，這是一張空白的紙。”
“首先，我們在墨盒中注入水。”
“然后，用普通打印機進行打印。”
“瞧，打出了帶顏色的字，神奇吧！”
聽起來，這個噴水無墨打印有點像國外地下傳送的密文，其實完全不一樣。密寫紙開始時不顯示文字，遇到一種特殊藥水后顯現出文字，而且這種藥水對環境有害。
相比之下噴水無墨打印對環保的好處就不言而喻了。對于喜歡閱讀即時消息又愛環保的人群，這真是個福音。
那么，無水噴墨打印的奧秘在哪兒？玄機在打印紙？水？還是打印機？對此，吉林大學化學學院張曉安教授為網友答疑釋惑。
普通a4紙？還是特制紙？
無色的水怎么會在紙上打出有色的字？普通的a4打印紙能否實現？
張曉安和科研團隊的成員們想了很多法子，甚至去研究過市面上常見的毛筆練字帖。“這種練字帖的構造，是在炭黑色的基底上，加上兩層厚厚的紙，干的時候紙會遮色，但是加了水之后，紙被印濕，變得透明了，就透出了基底的炭黑色，這是物理變化，字跡幾分鐘就會消失。”張曉安說，想讓字跡在紙上留存，又要最大化地減少紙張厚度，就需要化學技術。于是，科研團隊開始在紙上下起了功夫，要制出一種加入智能染料的特殊紙張。
這種特制紙，總共有4層，要經過4道工序完成，“先在濾紙的基底上鋪一層起到隔絕空氣作用的保護層，然后鋪上智能染料，再鋪一層保護層，最后烘干。”在科研團隊中，負責特制紙張制作的吉大化學學院研究生席冠說，科研團隊制作了工業化生產紙張的模型工廠，可以通過人工進行制作，每張紙出爐需要10分鐘。
開始時，打印出來的字跡只能保存半個小時，后來，科研團隊不斷改進智能染料的工藝和配方，字跡的留存時間逐漸延長到如今的22小時。整個研發，歷經了三年多時間。
自來水？還是蒸餾水？
“我們在溶液中不斷篩選紙張，反復試驗，終于發現了一種‘聰明的分子’。”張曉安解釋，這個“聰明的分子”自帶“開關”，有兩種結構，一種有顏色，一種沒有顏色，“只要它在水的環境中，就會打開開關，產生微環境，出現顏色，如果沒有水，就沒有了顏色。”
除了特質的紙張，對打印水有沒有特殊的要求？
張曉安說，打印所需的水也有要求，需要蒸餾水，在市面上就可以買到。打印機的墨盒孔很小，如果水質很硬，會有雜質阻塞墨盒的孔隙，影響打印效果，最好用軟水。
目前的成果仍然只是初步階段。現在為止，只可以通過調配溶液來實現紅、黃、藍、紫4種顏色的單色打印，還不能實現全色打印，“不過，這將是我們的下一個目標，在字跡保留的時間方面，也正在改進延長。”張曉安說。
放在常溫、干燥的室內，這些字跡可以保留22個小時。如果想盡快再使用這張紙，上面的字可以馬上消失。
科研團隊的博士盛蘭將這張紙放在數顯加熱磁力攪拌器上，啟動加熱功能，字跡漸漸變淡，大約30秒，紙張重回空白，又能繼續用它打印了。
噴水與噴墨打印機有啥不一樣？
但是，什么情況下你只需要使用一個字跡保持短時間的打印品呢？
正如張曉安所說，我們可以展望用這種紙打印出每一天的報紙或雜志，第二天該紙又可以重復打印使用。對于那些喜歡閱讀報紙但是又不想造成大量浪費的人群，這可能是一個非常好的解決方法。
根據張曉安統計的數字計算：2011年，我國全年的印刷紙消費量多達2760萬噸；全球打印、復印耗紙量仍逐年增加，并且約40%經打印或復印的紙張在閱讀一次后就被送往廢紙簍。
如果我國能使用噴水打印和反復擦寫紙來部分替代一次性閱讀的打印品，每年至少可以節省2兆張的辦公用紙，約880萬噸，相當于少砍伐2.11億棵直徑23厘米、高15米的大樹。
當然，有時你需要打印的東西不希望一天后消失，是不是還需一臺傳統的噴墨打印機呢？
幸運的是，噴水打印機是使用一個標準的打印機和墨盒（以水代墨）來實現的。獨特的地方是紙張。這意味著如果你需要一個永久的打印品，你只需簡單的更換打印機的墨盒，并使用普通的打印紙即可。
特制紙安全嗎？
紙張中由化學成分構成的智能染料，是否會對人體有傷害？
張曉安表示，他們已經做了相應的研究，證明噴水無墨打印是安全的。“從智能染料本身來講，我們進行了細胞實驗和動物實驗來測驗毒性，結果顯示是安全的。”另外，紙張的保護層，能防止變色染料與人直接接觸，進一步增加了安全性，“與市面出售的打印染料的安全性是基本相同的，甚至更安全。”
“這種紙張，雖然在普通紙張成本的基礎上增加了5%的成本，但是，噴墨打印50張，大約需要7元錢，用無水噴墨技術打印，只花8分錢，因為我們只需要花8分錢去買一張紙，就可以一直使用50次，甚至更多。”張曉安說，這種“水代墨”打印成本約為同量噴墨打印的1%，省錢又環保。
另外，因為精密度的要求，現在噴水無墨打印最小能打出5號字體。“我們為了能打出更精細的字，不斷調整配方，使水不會橫向擴散，而是縱向透入。但是，有時候打印出來的字還是不夠清晰。”張曉安說。
對于“水代墨”在網上搜索的火爆程度，張曉安到現在還不敢相信。他說道：“我希望不光是得到大家的關注，而是能讓噴水無墨技術盡快走出實驗室，造福人類。”
說到未來的應用領域，張曉安教授說：“根據遇水變色的原理，我們可以應用到很多領域，像濕度檢測等。下一步將在極端潮濕或干燥的地區繼續研究。”


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