“耐火宣紙”?來,了解一下

36氪

宣紙是中華文化的瑰寶,迄今已有一千多年的歷史。宣紙以安徽涇縣青檀皮為原料,採用傳統手工工藝抄造而成,具有顏色潔白、紋理細密、質地堅韌、潤墨性好、耐老化等優點,享有“紙中之王、紙壽千年”的美譽。但是,傳統宣紙也存在一些問題:例如,由於安徽涇縣地理環境的特殊性,所產宣紙原料具有不可替代性,其原料緊缺;宣紙採用手工製作,需要100多個工序,生產週期長達1 ~2年,使其生產效率低、產量小、成本高;此外,宣紙易燃,歷史上有不少藝術作品都因火災而付之一炬。

最近,中國科學院上海矽酸鹽研究所研究員朱英傑帶領的科研團隊,針對傳統宣紙存在的問題,以無機納米材料——羥基磷灰石超長納米線為主要構建材料,成功研製出新型“耐火宣紙”,該“耐火宣紙”具有易於書寫性,優異的潤墨性、抗黴性、耐久性、耐高溫性和耐火性等性能。實驗結果表明,新型“耐火宣紙”白度高(~92%),高於傳統宣紙的白度(~70%)。

新型“耐火宣紙”比傳統宣紙具有更加優越的防黴性能,實驗結果表明,多種黴菌在新型“耐火宣紙”上均不能生長。新型“耐火宣紙”的使用壽命可達至少3000年,其性能明顯優於傳統宣紙。加速模擬老化2000年後,新型“耐火宣紙”的白度仍然為91.6%,白度保持率高達99.6%;而傳統宣紙加速模擬老化2000年後,其白度只有47%左右,白度保持率較低,只有大約67%。新型“耐火宣紙”加速模擬老化3000年後的白度為86.7%,白度保持率仍高達94.2%;而傳統宣紙加速模擬老化3000年後,其白度低於42.5%,白度保持率低於60%。

新型“耐火宣紙”加速模擬老化3000年後的白度甚至仍然明顯高於沒有老化的傳統宣紙。在加速模擬老化過程中,新型“耐火宣紙”表現出優異的力學性能,加速模擬老化3000年後,“耐火宣紙”的拉伸強度保持率為81.3%;而相比之下,傳統生宣紙加速模擬老化3000年後的拉伸強度保持率僅為38%,傳統熟宣紙加速模擬老化3000年後的拉伸強度保持率為52.7%。

耐火性能測試表明,傳統宣紙在火中僅僅幾秒鐘就迅速燃燒化為灰燼;而新型“耐火宣紙”具有優異的耐高溫和耐火性能,長時間在火中灼燒也不會燃燒並保持完好。此外,新型“耐火宣紙”的製備只需3至4天,製備週期短,製備效率高。新型“耐火宣紙”有望作為耐高溫、耐火書法繪畫紙,應用於保護珍貴的藝術作品和重要文件免於火災的損毀。

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新型“耐火宣紙”具有良好的柔韌性,可以任意捲曲,白度高,生物相容性好,製備過程環境友好。

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傳統宣紙在火中幾秒鐘即快速燃燒化為灰燼;而新型“耐火宣紙”白度高,具有優異的耐高溫、耐火性能,長時間在火中灼燒也不會燃燒。

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新型“耐火宣紙”具有獨特的潤墨性能: (a, d) 傳統生宣紙的潤墨性能以及水墨在紙表面的接觸角; (b, e) 傳統熟宣紙的潤墨性能以及水墨在其表面的接觸角; (c, f) 新型“耐火宣紙”的潤墨性能以及水墨在其表面的接觸角。

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通過加速模擬老化方法評估所製備的新型“耐火宣紙”的白度穩定性,並與傳統宣紙做比較: (a) 加速模擬老化至3000年的過程中,三種紙的白度變化; (b ) 加速模擬老化至3000年的過程中,三種紙的白度變化曲線圖; (c) 加速模擬老化2000年和3000年後,三種紙張的白度和白度保持率。

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文中資料來源:中國科學院上海矽酸鹽研究所。

本文中,相關研究工作發表在美國化學學會期刊ACS Sustainable Chemistry & Engineering (Li-Ying Dong, Ying-Jie Zhu*.Fire-Resistant Inorganic Analogous Xuan Paper with Thousands of Years’ Super-Durability. ACS Sustainable Chemistry & Engineering , 2018, 6, 17239–17251);相關研究工作得到國家自然科學基金等的資助。

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