Un equipo de científicos finlandeses ha encontrado una nueva forma de examinar el antiguo arte de poner tinta en papel con un detalle tridimensional sin precedentes. La técnica podría mejorar la comprensión de los científicos sobre cómo la tinta se adhiere al papel y, en última instancia, conducir a una mayor calidad. Productos impresos menos costosos y más ecológicos.

Utilizando tecnologías modernas basadas en rayos X y láser, los investigadores crearon un mapa a nanoescala de los diferentes espesores de tinta de tóner sobre papel. Descubrieron que las fibras de madera que sobresalían del papel recibían capas de tinta relativamente delgadas. En general, También encontraron que el grosor del tóner estaba dictado principalmente por los cambios locales en la rugosidad, en lugar de las variaciones químicas causadas por el acabado brillante desigual del papel.

El equipo describe sus resultados en un artículo publicado en el Revista de física aplicada .

"Creemos que esto brinda una nueva perspectiva, especialmente en cómo la topografía del papel impacta en el ajuste o consolidación de la tinta, "dijo Markko Myllys, físico aplicado en la Universidad de Jyvaskyla en Finlandia. "Esto, a su vez, nos ayuda a comprender cómo se deben hacer las superficies impresas brillantes y no brillantes".

Microestructuras intrincadas de tinta y papel

Para lograr su imagen detallada del grosor de la tinta, los investigadores primero examinaron el papel subyacente con microtomografía de rayos X, un primo más pequeño de la tecnología de tomografía computarizada que se usa en los hospitales para producir imágenes del interior del cuerpo.

Para analizar las capas de tinta cian, los investigadores utilizaron dos tecnologías adicionales:perfilometría óptica, que hizo rebotar un haz de luz en la superficie de la tinta para obtener un perfil de superficie, y ablación láser, que eliminó cantidades controladas de tinta con un láser para determinar la profundidad de la tinta.

Aunque ninguna de las técnicas de imagen son nuevas en sí mismas, los investigadores fueron los primeros en combinar los tres para lograr un Imagen 3D de alta resolución de las intrincadas microestructuras de tinta y papel.

Las imágenes finales se asemejan a un paisaje montañoso accidentado, con los picos más altos generalmente mostrando capas de tinta más delgadas, y los valles mostrando charcos más espesos.

Los investigadores encontraron que la capa de tinta típica tenía aproximadamente 2,5 micrómetros de profundidad, aproximadamente 1/40 del grosor de una hoja de papel promedio, pero con variaciones espaciales relativamente grandes entre las áreas más gruesas y más delgadas.

Saber cómo las variaciones topográficas afectan el grosor de la tinta ayudará a la industria de la impresión a crear tintas más respetuosas con el medio ambiente y que requieran menos energía y a optimizar la distribución del tamaño de las partículas de tinta. Dijo Myllys. También podría ayudar a la industria papelera a diseñar papeles y embalajes más sostenibles. por ejemplo a partir de componentes reciclados, manteniendo la calidad necesaria para que la tinta se adhiera bien. Adicionalmente, la industria de fabricación de papel podría utilizar los hallazgos para ayudar a decidir cuál es la mejor manera de incorporar funciones inteligentes y novedosas en el papel, Dijo Myllys.

El equipo cree que los métodos de obtención de imágenes que utilizaron también se pueden adaptar para analizar de forma eficaz las variaciones de espesor en otros tipos de películas delgadas. incluidos los que se encuentran en microelectrónica, revestimientos resistentes al desgaste y paneles solares.

"Este resultado ciertamente puede generalizarse, y eso lo hace realmente interesante, "Dijo Myllys." Las variaciones de espesor de películas delgadas son cruciales en muchas aplicaciones, pero el análisis 3-D ha sido muy difícil o imposible hasta ahora ".