Nanotechnologia

Mikroskopijna topografia tuszu na papierze

Zespół fińskich naukowców odkrył nową drogę do zbadania starożytnej sztuki nakładania tuszu na papier w niespotykanej szczegółowej technice 3-D. Ta technika może poprawić zrozumienie naukowców sposobu przylegania tuszu do papieru i ostatecznie doprowadzić do wyższej jakości, mnieszych kosztów oraz bardziej przyjaznych dla środowiska produktów drukowanych.

Stosując nowoczesne metody rentgenowske oraz technologię w oparciu o lasery, naukowcy stworzyli charakterystyczną mapę zmiennej grubości tonera na papierze w nano-skali . Odkryli , że włókna drzewne wystające z  papieru przyczyniają się do stosunkowo cienkich warstw tuszu. Generalnie odkryli, również  że grubość tonera była podyktowana głównie przez miejscowe zmiany w chropowatości, a nie zmiany chemiczne spowodowane nierównomiernym błyszczącym wykończeniem gazety.

Zespół opisuje swoje wyniki w pracy opublikowanej w Journal of Applied Physics.”Wierzymy, że to daje szanse na nowe spojrzenie, zwłaszcza na to jak topografia papieru wpływa na pozostawienia atramentu lub konsolidacje”, powiedział Markko Myllys, fizyk na Uniwersytecie w Jyväskylä w Finlandii. „To z kolei pomaga nam zrozumieć, jak błyszczące i nie błyszczące powierzchnie powinny być drukowane.”

Skomplikowane Mikrostruktury papieru i atramentu

Aby osiągnąć swój szczegółowy obraz- grubości tuszu, naukowcy najpierw zbadali, leżący papier za pomocą mikrotomografii rentgenowskiej, oraz mniejszego kuzyna technologii skanowania CT stosowanej w szpitalach- aby uzyskać obrazy z wnętrza ciała.

W celu analizy warstwy tuszu cyjanowego, badacze zastosowali dwie dodatkowe technologie: profilometrii optycznej,w celu uzyskania profilu powierzchni i ablacji laserowej, w celu określenia głębokość tuszu.

Choć żadna z technik obrazowania nie jest nowa, to jednak naukowcy byli w stanie jako pierwsi połączyć wszystkie trzy i osiągnąć kompletny, wysokiej rozdzielczości 3-D obraz atramentu i mikrostruktur papieru.

Ostateczne obrazy przypominają chropowaty górski krajobraz, który dla wyższych szczytów zwykle ukazuje cieńsze powłoki oraz dolin, które odpowiadają grubszym warstwom.

Naukowcy odkryli, że typowa warstwa atramentu była głęboka na około 2,5 mikrometrów, to około 1/40 grubości średniej kartki papieru, ale o stosunkowo dużych zmianach przestrzennych między najgrubszymi i najcieńszymi obszarami.

Zespół uważa, że metody obrazowania mogą być również wykorzystywane i dostosowane do skutecznego przeanalizować różnic grubości w innych typach cienkich warstw, w tym tych stosowanych w mikroelektronice, powłok odpornych na ścieranie oraz paneli słonecznych.

„Ten wynik można oczywiście uogólniać, przez co staje się to całkiem ciekawe,” Myllys powiedział. „Wariacje grubości cienkich warstw mają zasadnicze znaczenie w wielu zastosowaniach, ale analiza 3-D była bardzo trudna lub niemożliwa do chwili obecnej.”

źródło tekstu : www.phys.org

źródło grafiki: www.en.wikipedia.org