激光诱导羟基磷灰石夹层纸表面碳化实现无墨打印

王俊鉴 于清泉 刘舜尧 陈玉客 刘晓雨 李国栋 刘晓燕 刘宏 周伟家

引用本文: 王俊鉴, 于清泉, 刘舜尧, 陈玉客, 刘晓雨, 李国栋, 刘晓燕, 刘宏, 周伟家. 激光诱导羟基磷灰石夹层纸表面碳化实现无墨打印[J]. 物理化学学报, 2024, 40(4): 230402. doi: 10.3866/PKU.WHXB202304024 shu
Citation:  Junjian Wang,  Qingquan Yu,  Shunyao Liu,  Yuke Chen,  Xiaoyu Liu,  Guodong Li,  Xiaoyan Liu,  Hong Liu,  Weijia Zhou. Laser-Induced Carbonization of Hydroxyapatite Sandwich Paper for Inkless Printing[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2024, 40(4): 230402. doi: 10.3866/PKU.WHXB202304024 shu

激光诱导羟基磷灰石夹层纸表面碳化实现无墨打印

    通讯作者: 刘晓燕,Email:ifc_liuxy@ujn.edu.cn; 周伟家,Email:ifc_zhouwj@ujn.edu.cn
  • 基金项目:

    国家自然科学基金(52022037,52102171),山东省泰山学者(tsqn201812083),山东省自然科学基金(2021CXGC010603,ZR2021JQ15,ZR2020QE071,ZR2020LLZ006,ZR2021MB035)及济南创新团队(2021GXRC019)资助项目

摘要: 传统的油墨打印具有方便快捷的优势,但打印过程中墨水或碳粉的大量使用对人体和环境造成了不可忽视的危害。基于激光的高能粒子特性和光热辐射热效应,利用激光欠焦和聚焦两种工作模式,可实现激光无墨打印和微区加工。本文报道了一种基于羟基磷灰石的“有机-无机-有机”三明治结构多功能纸,并利用激光的光热辐射效应使功能纸表层有机材料——纤维素纤维表面温度升高,实现表层均匀碳化,夹层无机材料——羟基磷灰石阻挡能量继续传导防止纸张烧穿,以此来达到无墨打印的效果。基于激光烧蚀的无墨打印,能够显著降低打印成本,有利于激光烧蚀打印技术的推广。此外,采用激光烧蚀打印技术作用于功能纸上的打印效果具有稳定、绿色环保等特点,在档案存储用纸、食品包装用纸和后天致盲患者阅读等方面具有广泛的应用。

English

    1. [1]

      (1) Geng, J.; Xu, L.; Yan, W.; Shi, L.; Qiu, M. Nat. Commun. 2023, 14, 565. doi: 10.1038/s41467-023-36275-9(1) Geng, J.; Xu, L.; Yan, W.; Shi, L.; Qiu, M. Nat. Commun. 2023, 14, 565. doi: 10.1038/s41467-023-36275-9

    2. [2]

      (2) Arı, A. Atmos. Pollut. Res. 2020, 11, 269. doi: 10.1016/j.apr.2019.10.013(2) Arı, A. Atmos. Pollut. Res. 2020, 11, 269. doi: 10.1016/j.apr.2019.10.013

    3. [3]

      (3) Zou, C.; Jiang, M.; Huang, H.; Chen, H.; Sheng, L.; Li, J.; Yu, C. Air Qual. Atmos. Health 2022, 15, 1427. doi: 10.1007/s11869-022-01174-3(3) Zou, C.; Jiang, M.; Huang, H.; Chen, H.; Sheng, L.; Li, J.; Yu, C. Air Qual. Atmos. Health 2022, 15, 1427. doi: 10.1007/s11869-022-01174-3

    4. [4]

      (4) Wang, Y.; Zhao, Q.; Du, X. Mater. Horizons 2020, 7, 1341. doi: 10.1039/D0MH00150C(4) Wang, Y.; Zhao, Q.; Du, X. Mater. Horizons 2020, 7, 1341. doi: 10.1039/D0MH00150C

    5. [5]

      (5) Garai, B.; Mallick, A.; Banerjee, R. Chem. Sci. 2016, 7, 2195. doi: 10.1039/c5sc04450b(5) Garai, B.; Mallick, A.; Banerjee, R. Chem. Sci. 2016, 7, 2195. doi: 10.1039/c5sc04450b

    6. [6]

      (6) Li, L.; Tu, Z.; Hua, Y.; Li, X.; Wang, H.; Zhang, H. Inorg. Chem. Front. 2019, 6, 3077. doi: 10.1039/c9qi01037h(6) Li, L.; Tu, Z.; Hua, Y.; Li, X.; Wang, H.; Zhang, H. Inorg. Chem. Front. 2019, 6, 3077. doi: 10.1039/c9qi01037h

    7. [7]

      (7) Yu, C.; Wang, P.; Liu, Q.; Cai, L.; Guo, G. C. Cryst. Growth Des. 2021, 21, 1323. doi: 10.1021/acs.cgd.0c01597(7) Yu, C.; Wang, P.; Liu, Q.; Cai, L.; Guo, G. C. Cryst. Growth Des. 2021, 21, 1323. doi: 10.1021/acs.cgd.0c01597

    8. [8]

      (8) Kan, W.-Q.; Wen, S.; He, Y.; Xu, C. Inorg. Chem. 2017, 56, 14926. doi: 10.1021/acs.inorgchem.7b02206(8) Kan, W.-Q.; Wen, S.; He, Y.; Xu, C. Inorg. Chem. 2017, 56, 14926. doi: 10.1021/acs.inorgchem.7b02206

    9. [9]

      (9) Wang, P.; Yu, C.; Wang, M.; Guo, G. Dyes Pigm. 2021, 185, 108888. doi: 10.1016/j.dyepig.2020.108888(9) Wang, P.; Yu, C.; Wang, M.; Guo, G. Dyes Pigm. 2021, 185, 108888. doi: 10.1016/j.dyepig.2020.108888

    10. [10]

      (10) Yang, F.; Dong, Z.; Kang, R.; Liu, C.; Wu, D.; Ma, G. Optik 2023, 273, 170509. doi: 10.1016/j.ijleo.2023.170509(10) Yang, F.; Dong, Z.; Kang, R.; Liu, C.; Wu, D.; Ma, G. Optik 2023, 273, 170509. doi: 10.1016/j.ijleo.2023.170509

    11. [11]

      (11) Lin, G.; Ji, P.; Wang, M.; Meng, Y. Int. Commun. Heat Mass Transf. 2023, 142, 106649. doi: 10.1016/j.icheatmasstransfer.2023.106649(11) Lin, G.; Ji, P.; Wang, M.; Meng, Y. Int. Commun. Heat Mass Transf. 2023, 142, 106649. doi: 10.1016/j.icheatmasstransfer.2023.106649

    12. [12]

      (12) Yang, Z.; Liu, H.; He, Y. Acta Phys. -Chim. Sin. 2016, 32, 1977. [杨镇, 刘海, 何远航. 物理化学学报, 2016, 32, 1977.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201604293

    13. [13]

      (13) Peter, Z. Carbohydr. Polym. 2021, 254, 117417. doi: 10.1016/j.carbpol.2020.117417(13) Peter, Z. Carbohydr. Polym. 2021, 254, 117417. doi: 10.1016/j.carbpol.2020.117417

    14. [14]

      (14) Wang, W.; Wang, Y.; Zhan, Z.; Tan, T.; Deng, W.; Zhang, Q.; Wang, Y. Acta Phys. -Chim. Sin. 2022, 38, 2205032. [王伟, 王瑶, 占自祥, 谭天, 邓卫平, 张庆红, 王野. 物理化学学报, 2022, 38, 2205032.] doi: 10.3866/PKU.WHXB2022205032

    15. [15]

      (15) Uskoković, V.; Ignjatović, N.; Škapin, S.; Uskoković, D. P. Ceram. Int. 2022, 48, 27693. doi: 10.1016/j.ceramint.2022.06.068(15) Uskoković, V.; Ignjatović, N.; Škapin, S.; Uskoković, D. P. Ceram. Int. 2022, 48, 27693. doi: 10.1016/j.ceramint.2022.06.068

    16. [16]

      (16) Zhou, Y.; Qiu, S.; Ding, L.; Chu, F.; Liu, W.; Yang, W.; Hu, W.; Hu, Y. Chem. Eng. J. 2022, 437, 135489. doi: 10.1016/j.cej.2022.135489(16) Zhou, Y.; Qiu, S.; Ding, L.; Chu, F.; Liu, W.; Yang, W.; Hu, W.; Hu, Y. Chem. Eng. J. 2022, 437, 135489. doi: 10.1016/j.cej.2022.135489

    17. [17]

      (17) Kang, N..; Lee, J.; Kim, D. J. Control. Release 2022, 342, 111. doi: 10.1016/j.jconrel.2021.12.039(17) Kang, N..; Lee, J.; Kim, D. J. Control. Release 2022, 342, 111. doi: 10.1016/j.jconrel.2021.12.039

    18. [18]

      (18) Chen, F. F.; Zhu, Y. J.; Xiong, Z. C.; Sun, T. W.; Shen, Y. Q. ACS Appl. Mater. Interfaces 2016, 8, 34715. doi: 10.1021/acsami.6b12838(18) Chen, F. F.; Zhu, Y. J.; Xiong, Z. C.; Sun, T. W.; Shen, Y. Q. ACS Appl. Mater. Interfaces 2016, 8, 34715. doi: 10.1021/acsami.6b12838

    19. [19]

      (19) Zheng, Y.; Ma, W.; Yang, Z.; Zhang, H.; Ma, J.; Li, T.; Niu, H.; Zhou, Y.; Yao, Q.; Chang, J.; et al. Chem. Eng. J. 2022, 430, 132912. doi: 10.1016/j.cej.2021.132912(19) Zheng, Y.; Ma, W.; Yang, Z.; Zhang, H.; Ma, J.; Li, T.; Niu, H.; Zhou, Y.; Yao, Q.; Chang, J.; et al. Chem. Eng. J. 2022, 430, 132912. doi: 10.1016/j.cej.2021.132912

    20. [20]

      (20) Wang, X.; Xue, J.; Ma, B.; Wu, J.; Chang, J.; Gelinsky, M.; Wu, C. Adv. Mater. 2020, 32, 2005140. doi: 10.1002/adma.202005140(20) Wang, X.; Xue, J.; Ma, B.; Wu, J.; Chang, J.; Gelinsky, M.; Wu, C. Adv. Mater. 2020, 32, 2005140. doi: 10.1002/adma.202005140

    21. [21]

      (21) Gao, J.; Hao, L.; Ning, B.; Zhu, Y.; Guan, J.; Ren, H.; Yu, H.; Zhu, Y.; Duan, J. Coatings 2022, 12, 479. doi: 10.3390/coatings12040479(21) Gao, J.; Hao, L.; Ning, B.; Zhu, Y.; Guan, J.; Ren, H.; Yu, H.; Zhu, Y.; Duan, J. Coatings 2022, 12, 479. doi: 10.3390/coatings12040479

    22. [22]

      (22) Wang, Z.; Zhu, Y.; Chen, Y.; Yu, H.; Xiong, Z. Chem. Eng. J. 2022, 444, 136470. doi: 10.1016/j.cej.2022.136470(22) Wang, Z.; Zhu, Y.; Chen, Y.; Yu, H.; Xiong, Z. Chem. Eng. J. 2022, 444, 136470. doi: 10.1016/j.cej.2022.136470

    23. [23]

      (23) Boukha, Z.; Bermejo-López, A.; Pereda-Ayo, B.; González-Marcos, J. A.; González-Velasco, J. R. Appl. Catal. B 2022, 314, 121500. doi: 10.1016/j.apcatb.2022.121500(23) Boukha, Z.; Bermejo-López, A.; Pereda-Ayo, B.; González-Marcos, J. A.; González-Velasco, J. R. Appl. Catal. B 2022, 314, 121500. doi: 10.1016/j.apcatb.2022.121500

    24. [24]

      (24) Miao, Y.; Tian, W.; Han, J.; Li, N.; Chen, D.; Xu, Q.; Lu, J. Nano Energy 2022, 100, 107473. doi: 10.1016/j.nanoen.2022.107473(24) Miao, Y.; Tian, W.; Han, J.; Li, N.; Chen, D.; Xu, Q.; Lu, J. Nano Energy 2022, 100, 107473. doi: 10.1016/j.nanoen.2022.107473

    25. [25]

      (25) Li, H.; Wu, D.; Wu, J.; Dong, L.-Y.; Zhu, Y.-J.; Hu, X. Adv. Mater. 2017, 29, 1703548. doi: 10.1002/adma.201703548(25) Li, H.; Wu, D.; Wu, J.; Dong, L.-Y.; Zhu, Y.-J.; Hu, X. Adv. Mater. 2017, 29, 1703548. doi: 10.1002/adma.201703548

    26. [26]

      (26) Chen, F.; Zhu, Y.; Chen, F.; Dong, L.; Yang, R.; Xiong, Z. ACS Nano 2018, 12, 3159. doi: 10.1021/acsnano.8b00047(26) Chen, F.; Zhu, Y.; Chen, F.; Dong, L.; Yang, R.; Xiong, Z. ACS Nano 2018, 12, 3159. doi: 10.1021/acsnano.8b00047

    27. [27]

      (27) Rehman, I.; Bonfield, W. J. Mater. Sci. Mater. Med. 1997, 8, 1. doi: 10.1023/A:1018570213546(27) Rehman, I.; Bonfield, W. J. Mater. Sci. Mater. Med. 1997, 8, 1. doi: 10.1023/A:1018570213546

    28. [28]

      (28) Zhang, Q. Q.; Zhu, Y.; Wu, J.; Dong, L. ACS Sustain. Chem. Eng. 2019, 7,17198. doi: 10.1021/acssuschemeng.9b03793(28) Zhang, Q. Q.; Zhu, Y.; Wu, J.; Dong, L. ACS Sustain. Chem. Eng. 2019, 7,17198. doi: 10.1021/acssuschemeng.9b03793

    29. [29]

      (29) Shen, Y.; Yang, Z.; Wu, J. Acta Phys. -Chim. Sin. 1999, 15, 9. [沈玉华, 杨展澜, 吴瑾光. 物理化学学报, 1999, 15, 9.] doi: 10.3866/PKU.WHXB19991203

    30. [30]

      (30) Morán, J. I.; Alvarez, V. A.; Cyras, V. P.; Vázquez, A. Cellulose 2008, 15, 149. doi: 10.1007/s10570-007-9145-9(30) Morán, J. I.; Alvarez, V. A.; Cyras, V. P.; Vázquez, A. Cellulose 2008, 15, 149. doi: 10.1007/s10570-007-9145-9

    31. [31]

      (31) Scapini, T.; dos Santos, M. S. N.; Bonatto, C.; Wancura, J. H. C.; Mulinari, J.; Camargo, A. F.; Klanovicz, N.; Zabot, G. L.; Tres, M. V.; Fongaro, G.; et al. Bioresour. Technol. 2021, 342, 126033. doi: 10.1016/j.biortech.2021.126033(31) Scapini, T.; dos Santos, M. S. N.; Bonatto, C.; Wancura, J. H. C.; Mulinari, J.; Camargo, A. F.; Klanovicz, N.; Zabot, G. L.; Tres, M. V.; Fongaro, G.; et al. Bioresour. Technol. 2021, 342, 126033. doi: 10.1016/j.biortech.2021.126033

    32. [32]

      (32) Xu, K.; Xiao, Y.; Cao, Y.; Peng, S.; Fan, M.; Wang, K. Carbohydr. Polym. 2019, 209, 382. doi: 10.1016/j.carbpol.2018.12.040(32) Xu, K.; Xiao, Y.; Cao, Y.; Peng, S.; Fan, M.; Wang, K. Carbohydr. Polym. 2019, 209, 382. doi: 10.1016/j.carbpol.2018.12.040

    33. [33]

      (33) Zhao, L.; Liu, Z.; Chen, D.; Liu, F.; Yang, Z.; Li, X.; Yu, H.; Liu, H.; Zhou, W. Micro Nano Lett. 2021, 13, 49. doi: 10.1007/s40820-020-00577-0(33) Zhao, L.; Liu, Z.; Chen, D.; Liu, F.; Yang, Z.; Li, X.; Yu, H.; Liu, H.; Zhou, W. Micro Nano Lett. 2021, 13, 49. doi: 10.1007/s40820-020-00577-0

    34. [34]

      (34) Li, J.; Bai, X.; Fang, Y.; Chen, Y.; Wang, X.; Chen, H.; Yang, H. Combust Flame 2020, 215, 1. doi: 10.1016/j.combustflame.2020.01.016(34) Li, J.; Bai, X.; Fang, Y.; Chen, Y.; Wang, X.; Chen, H.; Yang, H. Combust Flame 2020, 215, 1. doi: 10.1016/j.combustflame.2020.01.016

    35. [35]

      (35) Volpe, M.; Messineo, A.; Mäkelä, M.; Barr, M. R.; Volpe, R.; Corrado, C.; Fiori, L. Fuel Process. Technol. 2020, 206, 106456. doi: 10.1016/j.fuproc.2020.106456(35) Volpe, M.; Messineo, A.; Mäkelä, M.; Barr, M. R.; Volpe, R.; Corrado, C.; Fiori, L. Fuel Process. Technol. 2020, 206, 106456. doi: 10.1016/j.fuproc.2020.106456

    36. [36]

      (36) Chen, J.; Wang, Y.; Xie, J.; Meng, C.; Wu, G.; Zu, Q. Carbohydr. Polym. 2012, 89, 849. doi: 10.1016/j.carbpol.2012.04.020(36) Chen, J.; Wang, Y.; Xie, J.; Meng, C.; Wu, G.; Zu, Q. Carbohydr. Polym. 2012, 89, 849. doi: 10.1016/j.carbpol.2012.04.020

    37. [37]

      (37) Gieroba, B.; Kalisz, G.; Krysa, M.; Khalavka, M.; Przekora, A. Int. J. Mol. Sci. 2023, 24, 2630. doi: 10.3390/ijms24032630(37) Gieroba, B.; Kalisz, G.; Krysa, M.; Khalavka, M.; Przekora, A. Int. J. Mol. Sci. 2023, 24, 2630. doi: 10.3390/ijms24032630

    38. [38]

      (38) Bengtsson, A.; Hecht, P.; Sommertune, J.; Ek, M.; Sedin, M.; Sjöholm, E. ACS Sustain. Chem. Eng. 2020, 8, 6826. doi: 10.1021/acssuschemeng.0c01734(38) Bengtsson, A.; Hecht, P.; Sommertune, J.; Ek, M.; Sedin, M.; Sjöholm, E. ACS Sustain. Chem. Eng. 2020, 8, 6826. doi: 10.1021/acssuschemeng.0c01734

    39. [39]

      (39) Chen, Y.; Wang, Y.; Yu, J.; Xiong, G.; Niu, H.; Li, Y.; Sun, D.; Zhang, X.; Liu, H.; Zhou, W. Adv. Sci. 2022, 9, 2105869. doi: 10.1002/advs.202105869(39) Chen, Y.; Wang, Y.; Yu, J.; Xiong, G.; Niu, H.; Li, Y.; Sun, D.; Zhang, X.; Liu, H.; Zhou, W. Adv. Sci. 2022, 9, 2105869. doi: 10.1002/advs.202105869

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  0
  • 文章访问数:  311
  • HTML全文浏览量:  25
文章相关
  • 发布日期:  2023-06-15
  • 收稿日期:  2023-04-13
  • 接受日期:  2023-06-08
  • 修回日期:  2023-06-06
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章