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研究人员在纸上创建墨水纳米地图

发布时间:2019-10-12 23:31:49

芬兰科学家通过将墨水放到纸上来查看古代艺术作品的3D细节。这项技术能帮助科学家进一步理解墨水如何进入纸张,进而可以获得高质、低耗且更环保的印刷产品。

来源:Markko Myllys/University of Jyvaskyla

在现代X射线和激光技术的帮助下,研究人员可以在纸上创建纳米图案。他们发现制造纸张的树木纤维可以接收相对薄的墨水。他们也发现在调色剂厚度主要决定由纸张的粗糙度引起的,而不是化学变化引起的。该研究团队将研究结果发表在《应用物理》杂志上。

“我们相信,该研究会为我们提供新的见解,尤其是在纸张厚度如何影响油墨设置等方面。” 芬兰韦Jyvaskyla大学应用物理学家Markko Myllys说。“这反过来也会帮助我们理解如何在光泽和无光泽表面进行印刷。”

错综复杂的墨水和纸张微结构

为了获得墨水厚度的细节,研究人员首次采用X射线显微断层技术来检查纸张,X射线显微断层技术和CT扫描技术类似,而CT扫描技术常用于医院检查人身体内部的图像。为了分析油墨层,研究人员采用了两种其他技术:光学轮廓技术—即用发射光束来获得表面轮廓,和激光刻蚀技术—用激光来确定油墨深度。虽然这些成像技术并不是新提出来的,但是这是研究人员首次将它们结合为一个整体,从而获得墨水和纸张微结构的高分辨率3D图像。最终的图像类似一个凹凸不平的山地景观,山峰一般表示油墨比较少,而山谷则表示油墨量更大。

研究人员发现,油墨层平均厚度约2.5微米,为纸张厚度的1/40,但变化范围比较大。仔细了解地形不同对墨水厚度的影响有助于印刷产业创造更多低耗环保的墨水,优化墨水粒子的分布。不仅如此,它也能帮助纸张制造产业在保持纸张质量的前提下,设计更多可持续纸张和包装用纸张等。此外,造纸行业也可以借鉴该研究结果,研究如何为纸张带来更多更新颖的功能等。

该团队相信他们使用的图像方法也可用于分析其他薄膜中厚度的变化,包括微电子、保护涂层和太阳能电池板等。“实际上这个结论是可以广泛推广的,这使得其相当有趣。” Myllys说。“在很多的应用中,薄膜厚度的变化是非常关键的,但是迄今为止采用3D方法分析还任重道远。”

新材料在线编译整理——翻译:杨超 校正:摩天轮

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