解密：“水代墨”的神奇在哪兒？

■新聞緣起
隨著噴墨打印機(jī)價(jià)格的降低和打印質(zhì)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(duì)的實(shí)際問題。日前，一項(xiàng)由吉林大學(xué)研究人員研發(fā)的“噴水無墨打印技術(shù)”（water-jetprinting），創(chuàng)新性地找到解題方法，不僅極大降低了打印成本，還實(shí)現(xiàn)了“綠色打印”。這無疑是對(duì)傳統(tǒng)噴墨技術(shù)的挑戰(zhàn)。
“瞧，這是一張空白的紙。”
“首先，我們?cè)谀兄凶⑷胨?rdquo;
“然后，用普通打印機(jī)進(jìn)行打印。”
“瞧，打出了帶顏色的字，神奇吧！”
聽起來，這個(gè)噴水無墨打印有點(diǎn)像國(guó)外地下傳送的密文，其實(shí)完全不一樣。密寫紙開始時(shí)不顯示文字，遇到一種特殊藥水后顯現(xiàn)出文字，而且這種藥水對(duì)環(huán)境有害。
相比之下噴水無墨打印對(duì)環(huán)保的好處就不言而喻了。對(duì)于喜歡閱讀即時(shí)消息又愛環(huán)保的人群，這真是個(gè)福音。
那么，無水噴墨打印的奧秘在哪兒？玄機(jī)在打印紙？水？還是打印機(jī)？對(duì)此，吉林大學(xué)化學(xué)學(xué)院張曉安教授為網(wǎng)友答疑釋惑。
普通a4紙？還是特制紙？
無色的水怎么會(huì)在紙上打出有色的字？普通的a4打印紙能否實(shí)現(xiàn)？
張曉安和科研團(tuán)隊(duì)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(gòu)造，是在炭黑色的基底上，加上兩層厚厚的紙，干的時(shí)候紙會(huì)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(huì)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(xué)技術(shù)。于是，科研團(tuán)隊(duì)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(jīng)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(hù)層，然后鋪上智能染料，再鋪一層保護(hù)層，最后烘干。”在科研團(tuán)隊(duì)中，負(fù)責(zé)特制紙張制作的吉大化學(xué)學(xué)院研究生席冠說，科研團(tuán)隊(duì)制作了工業(yè)化生產(chǎn)紙張的模型工廠，可以通過人工進(jìn)行制作，每張紙出爐需要10分鐘。
開始時(shí)，打印出來的字跡只能保存半個(gè)小時(shí)，后來，科研團(tuán)隊(duì)不斷改進(jìn)智能染料的工藝和配方，字跡的留存時(shí)間逐漸延長(zhǎng)到如今的22小時(shí)。整個(gè)研發(fā)，歷經(jīng)了三年多時(shí)間。
自來水？還是蒸餾水？
“我們?cè)谌芤褐胁粩嗪Y選紙張，反復(fù)試驗(yàn)，終于發(fā)現(xiàn)了一種‘聰明的分子’。”張曉安解釋，這個(gè)“聰明的分子”自帶“開關(guān)”，有兩種結(jié)構(gòu)，一種有顏色，一種沒有顏色，“只要它在水的環(huán)境中，就會(huì)打開開關(guān)，產(chǎn)生微環(huán)境，出現(xiàn)顏色，如果沒有水，就沒有了顏色。”
除了特質(zhì)的紙張，對(duì)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(jī)的墨盒孔很小，如果水質(zhì)很硬，會(huì)有雜質(zhì)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(xiàn)在為止，只可以通過調(diào)配溶液來實(shí)現(xiàn)紅、黃、藍(lán)、紫4種顏色的單色打印，還不能實(shí)現(xiàn)全色打印，“不過，這將是我們的下一個(gè)目標(biāo)，在字跡保留的時(shí)間方面，也正在改進(jìn)延長(zhǎng)。”張曉安說。
放在常溫、干燥的室內(nèi)，這些字跡可以保留22個(gè)小時(shí)。如果想盡快再使用這張紙，上面的字可以馬上消失。
科研團(tuán)隊(duì)的博士盛蘭將這張紙放在數(shù)顯加熱磁力攪拌器上，啟動(dòng)加熱功能，字跡漸漸變淡，大約30秒，紙張重回空白，又能繼續(xù)用它打印了。
噴水與噴墨打印機(jī)有啥不一樣？
但是，什么情況下你只需要使用一個(gè)字跡保持短時(shí)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(bào)紙或雜志，第二天該紙又可以重復(fù)打印使用。對(duì)于那些喜歡閱讀報(bào)紙但是又不想造成大量浪費(fèi)的人群，這可能是一個(gè)非常好的解決方法。
根據(jù)張曉安統(tǒng)計(jì)的數(shù)字計(jì)算：2011年，我國(guó)全年的印刷紙消費(fèi)量多達(dá)2760萬噸；全球打印、復(fù)印耗紙量仍逐年增加，并且約40%經(jīng)打印或復(fù)印的紙張?jiān)陂喿x一次后就被送往廢紙簍。
如果我國(guó)能使用噴水打印和反復(fù)擦寫紙來部分替代一次性閱讀的打印品，每年至少可以節(jié)省2兆張的辦公用紙，約880萬噸，相當(dāng)于少砍伐2.11億棵直徑23厘米、高15米的大樹。
當(dāng)然，有時(shí)你需要打印的東西不希望一天后消失，是不是還需一臺(tái)傳統(tǒng)的噴墨打印機(jī)呢？
幸運(yùn)的是，噴水打印機(jī)是使用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的打印機(jī)和墨盒（以水代墨）來實(shí)現(xiàn)的。獨(dú)特的地方是紙張。這意味著如果你需要一個(gè)永久的打印品，你只需簡(jiǎn)單的更換打印機(jī)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(xué)成分構(gòu)成的智能染料，是否會(huì)對(duì)人體有傷害？
張曉安表示，他們已經(jīng)做了相應(yīng)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(jìn)行了細(xì)胞實(shí)驗(yàn)和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)來測(cè)驗(yàn)毒性，結(jié)果顯示是安全的。”另外，紙張的保護(hù)層，能防止變色染料與人直接接觸，進(jìn)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(chǔ)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(shù)打印，只花8分錢，因?yàn)槲覀冎恍枰?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(huán)保。
另外，因?yàn)榫芏鹊囊螅F(xiàn)在噴水無墨打印最小能打出5號(hào)字體。“我們?yōu)榱四艽虺龈?xì)的字，不斷調(diào)整配方，使水不會(huì)橫向擴(kuò)散，而是縱向透入。但是，有時(shí)候打印出來的字還是不夠清晰。”張曉安說。
對(duì)于“水代墨”在網(wǎng)上搜索的火爆程度，張曉安到現(xiàn)在還不敢相信。他說道：“我希望不光是得到大家的關(guān)注，而是能讓噴水無墨技術(shù)盡快走出實(shí)驗(yàn)室，造福人類。”
說到未來的應(yīng)用領(lǐng)域，張曉安教授說：“根據(jù)遇水變色的原理，我們可以應(yīng)用到很多領(lǐng)域，像濕度檢測(cè)等。下一步將在極端潮濕或干燥的地區(qū)繼續(xù)研究。”


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