VINACHEM

Ngày nay, sản xuất giấy đang có những ảnh hưởng lớn đến môi trường, từ khai thác gỗ rừng để làm nguyên liệu cho đến việc tiêu thụ những lượng lớn năng lượng và nước để chế biến nguyên liệu gỗ thành giấy. Với mục đích hạn chế những ảnh hưởng đó, từ nhiều năm nay các nhà hóa học trên thế giới đã tìm kiếm những công nghệ sản xuất giấy có thể tái sử dụng, cho phép in bằng những loại mực đặc biệt, sau đó xóa đi để tái sử dụng giấy.

Một nhóm các nhà nghiên cứu tại Đại học Nam Kinh, Trung Quốc, cho biết họ đã tạo ra một loại giấy tái sử dụng, có khả năng hiển thị chữ và hình ảnh nhiều màu với độ bền lên đến nhiều tháng, sau đó có thể xóa đi và sử dụng lại nhiều lần.

Những công nghệ tương tự từ trước đến nay trong lĩnh vực này thường sử dụng quá trình tẩm giấy bằng thuốc nhuộm không màu, được kích hoạt bằng nước phun từ các máy in phun, một công nghệ khác sử dụng những loại thuốc nhuộm hiển thị màu khi chịu tác động của ánh sáng cực tím. Nhưng những sản phẩm giấy như vậy thường không cho phép in những hình ảnh nhiều màu sắc, hơn nữa chữ in ra hiếm khi giữ được bền hơn vài ngày.

Nhóm nghiên cứu tại Đại học Nam Kinh đã vượt qua những hạn chế nói trên bằng cách sử dụng mực nước và nguyên liệu không đắt tiền để tạo thành các phức phối tử kim loại có màu sắc, có thể giữ bền tối thiểu 6 tháng.

Những phối tử này là các phân tử terpyridin, có chứa 3 nguyên tử nitơ phối trí với các ion kim loại như sắt, kẽm, coban. Những terpyridin đó cũng có các nhóm floren hoặc triphenylamin, giúp điều chỉnh tính chất quang học của chúng.

Trong một thử nghiệm, các nhà khoa học đã bọc giấy bằng một màng mỏng đồng trùng hợp poly(etylen glycol) phối trộn với các phân tử terpyridin. Khi đưa dung dịch nước bao gồm các ion kim loại khác nhau lên giấy (viết bằng tay hoặc dùng máy in phun), trên bề mặt giấy sẽ tạo thành các phức bền và nhiều màu sắc – từ màu nâu, xanh, vàng đến xanh lá cây.

Theo nhận xét của một nhà khoa học tại Đại học Tổng hợp California (Mỹ), chỉ bằng cách thay đổi các ion kim loại phương pháp trên đã cho phép thu được nhiều màu sắc khác nhau, trong khi đó cường độ màu duy trì ổn định nhiều tháng.

Khi sử dụng mực in chứa kẽm và một loại terpyridin khác, nhóm nghiên cứu tại Đại học Nam Kinh đã in ra các mã vạch chỉ có thể nhìn thấy khi chiếu ánh sáng cực tím và bền trong hơn 1 năm. Độ nét của các mẫu in đó tương đương với mẫu in mực thông thường. Nhóm nghiên cứu cho rằng, công nghệ in này có thể hữu ích để in các thẻ an ninh.

Giấy tái sử dụng có thể được xóa và tái sử dụng 5 lần mà không bị mất nhiều cường độ màu. Tuy nhiên, các quy trình xóa mực hiện nay thường phải sử dụng phương pháp rửa bằng dung dịch ion florua để phá vỡ các phức phối tử kim loại. Đây là một cản trở lớn nếu đưa ra ứng dụng thương mại. Nhóm nghiên cứu nói trên cho biết, họ đang nghiên cứu phương pháp xóa mực in dễ áp dụng hơn.

Đồng thời, nhóm nghiên cứu cũng nghiên cứu một loại giấy tái sử dụng khác, không cần sử dụng dung dịch florua để xóa mực in: Họ bọc phủ giấy bằng lớp phức phối tử kẽm không màu, có khả năng phát ánh sáng màu da cam khi bị chiếu ánh sáng cực tím. Sau đó, họ sử dụng nước tinh khiết để in chữ. Nước sẽ phá vỡ liên kết phối trí của phối tử kẽm, khiến cho ánh sáng phát ra chuyển thành màu lục lam. Sau khi giấy khô, chữ viết và hình ảnh được nhìn thấy dưới ánh sáng cực tím giữ bền lâu hơn 6 tháng nhưng có thể được xóa dễ dàng bằng cách gia nhiệt ở 65oC trong 30 phút.

Các nhà khoa học cho biết thêm, loại giấy mới của họ có thể được tái chế sau khi sử dụng, kết quả xét nghiệm cho thấy tất cả những nguyên liệu mà họ sử dụng đều có độc tính thấp.

Theo ước tính, chi phí in trên loại giấy tái sử dụng nói trên chỉ bằng một phần năm so với chi phí in bằng mực in phun thông thường trên giấy mới, vì vậy các nhà khoa học rất lạc quan về khả năng thương mại hóa sản phẩm giấy tái sử dụng của mình.

LH

Theo ChemistryWorld, 1/2018