Technologia druku przebyła niezwykle długą drogę w ciągu ostatnich 40 lat. Od drukarek igłowych, aż do druku w technice 3D. Wszystkie te technologie bazują jednak na barwnikach negatywnie wpływających na stan środowiska. Badaczom udało się właśnie opracować specjalny bezbarwny i nietoksyczny tusz do drukarek atramentowych. Zamiast stosować niebezpieczne barwniki, naukowcy wykorzystują zaawansowane nanostruktury do nadawania barw na stronach wydrukowanych przez drukarki atramentowe.
Rys. 1 Drukarka atramentowa
Obecne technologie mieszania barwników m. in. CMYK oraz RGB umożliwiają uzyskanie dowolnego koloru w drukarkach. Jednocześnie substancje tak pozyskiwane stanowią poważne zagrożenie dla środowiska. Niektóre barwniki są toksyczne dla organizmów morskich. Inne mogą wiązać się z środkami dezynfekcyjnymi takimi jak chlor, przez co powstają niebezpieczne związki uboczne. Alternatywą dla stosowania barwników jest wykorzystanie nanostruktury materiałów w ten sposób, by odbijała światło w specyficzny sposób. Tego typu zabarwienie ciała występuje w przyrodzie. Mechanizm ten wykorzystują np. kalmary. Tworzą one swoiste przezrocze złożone z nanostruktury swojego pancerza, dzięki czemu odbijają jak w lustrze najbliższe otoczenie. Umożliwia im to wytworzenie naturalnego kamuflażu.
Wcześniej próbowano już zastosować tą technikę w przemyśle, również do druku. Badania dotyczące druku w kolorze w oparciu o interferencję światła były jednak bardzo utrudnione. Do uzyskania zadowalającego efektu konieczne było stosowanie wysokich temperatur oraz specjalistycznych powierzchni do zadruku. Grupa badaczy z Uniwersytetu ITMO chciała opracować technologię wydruku w kolorze w oparciu o nanostruktury, przy jednoczesnym założeniu, że technika ta musi być ekologiczna i bezpieczna dla środowiska. Ponadto naukowcy chcieli zadrukowywać różne powierzchnie.
Rys. 2 Separacja kolorów w technice CMYK
Zespół odkrył, że bezbarwny dwutlenek tytanu na bazie koloidalnego tuszu najlepiej nadaje się do ich badań. Związek ten nie potrzebuje wysokich temperatur, a tusz tak pozyskiwany może być umieszczony na różnorodnych powierzchniach. Badaczom udało się kontrolować zabarwienie na powierzchniach o różnej grubości tuszu, stosując w tym celu standardowe drukarki atramentowe. Tworzenie żywego koloru czerwonego jest dość utrudnione w tej metodzie. Badacze chcą jednak nadal pracować nad tą obiecującą metodą wydruku. Dzięki ich wysiłkom udało się stworzyć pierwszy „zielony” atrament, który jest całkowicie bezpieczny dla środowiska. Ponadto nie podlega on degradacji pod wpływem światła i promieniowania UV.
1. Aleksandr V. Yakovlev, Valentin A. Milichko, Vladimir V. Vinogradov, Alexandr V. Vinogradov.Inkjet Color Printing by Interference Nanostructures. ACS Nano, 2016; DOI:10.1021/acsnano.5b06074
2. https://www.sciencedaily.com/releases/2016/02/160210134944.htm
Opracował: Karol Madejczyk
Korekta: Ilona Sadok
