पुनर्मुद्रण योग्य कागज एक वास्तविकता बन जाता है

चीन में लगभग 100 ईसा पूर्व के आविष्कार के बाद से, सूचना के प्रसार के लिए एक सामग्री के रूप में कागज ने सभ्यता के विकास और प्रसार में बहुत योगदान दिया है। आज के सूचना युग में भी, घरों, कार्यालयों और यहां तक ​​कि हमारी जेबों में इलेक्ट्रॉनिक मीडिया सर्वव्यापी होने के बावजूद, कागज अभी भी एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।

हमारा दिमाग कागज और स्क्रीन पर अलग-अलग तरह से जानकारी प्रोसेस करता है। कागज पर प्रस्तुत जानकारी में अधिक भावनात्मक प्रसंस्करण शामिल है और आंतरिक भावनाओं से जुड़े अधिक मस्तिष्क प्रतिक्रियाएं पैदा करता है। जो डिजिटल मीडिया की तुलना में मुद्रित सामग्री को अधिक प्रभावी और अधिक यादगार बना सकता है। बेशक, कागज अभी भी आम उपयोग में है, और वैश्विक खपत बढ़ने की उम्मीद है।

लेकिन कागज का उपयोग महत्वपूर्ण पर्यावरणीय और स्थिरता की समस्याओं के साथ आता है। कई वर्षों के लिए, वैज्ञानिकों ने रीडिंग मीडिया को विकसित करने के लिए काम किया है, जिसमें पारंपरिक पेपर का प्रारूप है, लेकिन पहले बिना औद्योगिक रूप से पुनर्नवीनीकरण किए बिना पुनर्मुद्रित किया जा सकता है। एक होनहार विकल्प रसायनों की एक पतली फिल्म के साथ कागज को कोट करने का रहा है जो कि रंग-रूप को प्रकाश के संपर्क में बदल देता है। लेकिन पिछले प्रयासों में उच्च लागत और उच्च विषाक्तता जैसी समस्याओं का सामना करना पड़ा है - कठिनाई का उल्लेख नहीं किया जा सकता है, क्योंकि शेष सभी पठनीय और पुन: उपयोग के लिए मिटाए जा रहे हैं।

चीन के शानडोंग विश्वविद्यालय में वेन्शो वांग के सहयोग से कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, रिवरसाइड में मेरे शोध समूह ने हाल ही में नियमित कागज के लिए एक नई कोटिंग विकसित की है जिसे स्याही की आवश्यकता नहीं है, और इसे 80 से अधिक प्रकाश, मिटाए और पुन: उपयोग के साथ मुद्रित किया जा सकता है। बार। कोटिंग दो प्रकार के नैनोकणों के कार्यों को जोड़ती है, कागज के एक टुकड़े की तुलना में 100, 000 गुना पतले होते हैं; एक कण प्रकाश से ऊर्जा प्राप्त करने में सक्षम है और दूसरे के रंग परिवर्तन की शुरुआत करता है। यह पुनर्मुद्रण योग्य कागज के विकास की दिशा में एक महत्वपूर्ण कदम है।

कागज के पर्यावरणीय प्रभाव

दुनिया में सभी कटे हुए पेड़ों का लगभग 35 प्रतिशत कागज और कार्डबोर्ड बनाने के लिए उपयोग किया जाता है। दुनिया भर में, लुगदी और कागज उद्योग ऊर्जा का पांचवां सबसे बड़ा उपभोक्ता है और किसी भी अन्य उद्योग की तुलना में एक टन उत्पाद का उत्पादन करने के लिए अधिक पानी का उपयोग करता है।

पल्प निष्कर्षण में बड़ी मात्रा में ऊर्जा की खपत होती है और इसमें डाइऑक्सिन जैसे खतरनाक रसायन शामिल हो सकते हैं। पोषक तत्व फास्फोरस के उत्सर्जन में कागज उत्पादन का परिणाम है। बदले में, पौधे की वृद्धि को बढ़ावा देता है, जो पानी में सभी ऑक्सीजन का उपयोग कर सकता है और किसी भी पशु के जीवन को मार सकता है।

कागज बनने के बाद भी इसका उपयोग पर्यावरण को नुकसान पहुंचाता है। ट्रकिंग पेपर जहां से इसका उपयोग किया जाता है, वहां वायु प्रदूषण उत्पन्न करता है। और स्याही और टोनर बनाना और उपयोग करना भी पर्यावरण को नुकसान पहुंचाता है, पानी को दूषित करके, मिट्टी को ज़हर देकर और वन्यजीवों के प्राकृतिक आवासों को नष्ट कर देता है।

हमारी विधि nontoxic सामग्री का उपयोग करती है और कागज के पुन: उपयोग की अनुमति देती है, जिससे पर्यावरणीय प्रभाव कम होता है।

रंग बदल रहा है

कागज के लिए एक कोटिंग विकसित करने में, यह महत्वपूर्ण है कि वह पारदर्शी हो, लेकिन रंग दिखाई देने वाली चीज़ों में बदल सकता है। इस तरह, किसी भी पाठ या छवियों को सामान्य कागज पर पढ़ने योग्य बनाया जा सकता है, लेकिन यह आसानी से मिट भी जाता है।

हमारी विधि दो अलग-अलग सामग्रियों के आकार में 1 और 100 नैनोमीटर के बीच नैनोकणों-कणों को जोड़ती है जो स्पष्ट से दृश्यमान और फिर से वापस बदल सकते हैं। पहली सामग्री प्रशिया नीला है, जो वास्तुशिल्प ब्लूप्रिंट या स्याही में नीले रंग के रूप में सबसे अधिक परिचित नीले रंग का रंग है। प्रशिया नीले नैनोपार्टिकल्स सामान्य रूप से नीले रंग के दिखाई देते हैं, बेशक, लेकिन जब वे अतिरिक्त इलेक्ट्रॉनों के साथ आपूर्ति किए जाते हैं, तो रंगहीन हो सकते हैं।

दूसरी सामग्री टाइटेनियम डाइऑक्साइड के नैनोकण हैं। जब पराबैंगनी प्रकाश के संपर्क में आते हैं, तो वे इलेक्ट्रॉनों को छोड़ते हैं जो प्रशिया की नीले रंग को बेरंग कर देते हैं।

हमारी तकनीक इन दो नैनोकणों को पारंपरिक कागज पर एक ठोस कोटिंग में जोड़ती है। (इसे प्लास्टिक शीट और ग्लास स्लाइड सहित अन्य ठोस पदार्थों पर भी लागू किया जा सकता है।) जब हम लेपित पेपर पर पराबैंगनी प्रकाश चमकते हैं, तो टाइटेनियम डाइऑक्साइड इलेक्ट्रॉनों का उत्पादन करता है। प्रशियन ब्लू कण उन इलेक्ट्रॉनों को उठाते हैं और नीले से स्पष्ट रंग बदलते हैं।

मुद्रण एक मुखौटा के माध्यम से किया जा सकता है, जो एक स्पष्ट प्लास्टिक शीट है जिसे काले रंग में अक्षरों और पैटर्न के साथ मुद्रित किया गया है। कागज पूरी तरह से नीला होने लगता है। जब यूवी प्रकाश मुखौटा पर रिक्त क्षेत्रों से गुजरता है, तो यह कागज पर संबंधित क्षेत्रों को सफेद में बदल देता है, मुखौटा से कागज की जानकारी की नकल करता है। छपाई तेज है, जिसे पूरा करने में केवल कुछ सेकंड लगते हैं।

रिज़ॉल्यूशन बहुत अधिक है: यह 10 माइक्रोमीटर के रूप में छोटे पैटर्न का उत्पादन कर सकता है, जो कि हमारी आंखें देख सकती हैं की तुलना में 10 गुना छोटा है। पांच दिनों से अधिक समय तक कागज पठनीय रहेगा। इसकी पठनीयता धीरे-धीरे कम होती जाएगी, क्योंकि हवा में ऑक्सीजन प्रुशियन ब्लू नैनोपार्टिकल्स से इलेक्ट्रॉन्स लेती है और उन्हें वापस नीला कर देती है। मुद्रण एक लेजर बीम का उपयोग करके भी किया जा सकता है, जो कागज की सतह पर स्कैन करता है और उन क्षेत्रों को उजागर करता है जो सफेद होने चाहिए, एक तरह से आज के लेजर प्रिंटर कैसे काम करते हैं।

एक पृष्ठ को मिटाना आसान है: कागज और फिल्म को लगभग 120 डिग्री सेल्सियस (250 डिग्री फ़ारेनहाइट) तक गर्म करना ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया को गति देता है, जो मुद्रित सामग्री को लगभग 10 मिनट के भीतर पूरी तरह से मिटा देता है। यह तापमान उस तापमान से काफी कम है जिस पर कागज प्रज्वलित होता है, इसलिए आग का कोई खतरा नहीं है। यह वर्तमान लेजर प्रिंटर में शामिल तापमान से भी कम है, जिसे कागज पर टोनर को तुरंत फ्यूज करने के लिए लगभग 200 डिग्री सेल्सियस (392 डिग्री फ़ारेनहाइट) तक पहुंचने की आवश्यकता होती है।

बेहतर रासायनिक स्थिरता

इस प्रक्रिया के एक भाग के रूप में प्रशिया ब्लू का उपयोग करने से कई महत्वपूर्ण लाभ मिलते हैं। सबसे पहले, यह अत्यधिक रासायनिक रूप से स्थिर है। पिछले पुन: लिखने वाले कागजात आमतौर पर कार्बनिक अणुओं को मुख्य रंग-परिवर्तन सामग्री के रूप में इस्तेमाल करते हैं, लेकिन छपाई के दौरान यूवी प्रकाश के संपर्क में आने के बाद वे आसानी से टूट जाते हैं। नतीजतन, वे मुद्रण और मिटाने के बहुत सारे चक्रों की अनुमति नहीं देते हैं।

इसके विपरीत, प्रुशियन नीले अणु लंबे समय तक पराबैंगनी प्रकाश के संपर्क में रहने के बाद भी अनिवार्य रूप से बरकरार रहते हैं। हमारी प्रयोगशाला में, हम रंग की तीव्रता या स्विच की गति में कोई स्पष्ट परिवर्तन देखे बिना 80 से अधिक बार एक शीट को लिखने और मिटाने में सक्षम हैं।

इसके अलावा, प्रशिया ब्लू को आसानी से विभिन्न रंगों के उत्पादन के लिए संशोधित किया जा सकता है, इसलिए नीला एकमात्र विकल्प नहीं है। हम वर्णक की रासायनिक संरचना को बदल सकते हैं, इसके कुछ लोहे को तांबे के साथ हरा वर्णक बनाने के लिए बदल सकते हैं, या पूरी तरह से लोहे को कोबाल्ट के साथ बदलने के लिए भूरा बना सकते हैं। वर्तमान में, हम एक समय में केवल एक ही रंग में प्रिंट कर सकते हैं।

जैसा कि हम इस तकनीक को और विकसित कर रहे हैं, हम समाचार पत्रों, पत्रिकाओं और पोस्टरों जैसे सूचनाओं, विशेष रूप से अस्थायी उपयोगों के प्रदर्शन के कई उपयोगों के लिए फिर से लिखने योग्य पेपर उपलब्ध कराने की उम्मीद करते हैं। अन्य उपयोग विनिर्माण, स्वास्थ्य देखभाल और यहां तक ​​कि सरल आयोजन जैसे कि पुन: लिखने योग्य लेबल बनाने तक विस्तारित हैं।

यह शायद पूरी तरह से कागज रहित समाज के लिए आशा के अनुकूल नहीं है, लेकिन हम लोगों को उनकी तुलना में बहुत कम कागज का उपयोग करने में मदद करने पर काम कर रहे हैं - और जब वे तैयार होते हैं तो आसानी से इसका पुन: उपयोग कर रहे हैं।

यादोंग यिन, रसायन विज्ञान, कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, रिवरसाइड के प्रोफेसर।