摘要：紙是中國古代四大發(fā)明之一，紙的發(fā)明結束了古代簡(jiǎn)牘繁復的歷史，極大地促進(jìn)了人類(lèi)文化的傳播與發(fā)展。傳統植物纖維素紙的致命弱點(diǎn)是易燃性，書(shū)籍和紙質(zhì)文件在火災中會(huì )被完全燒毀。

紙是中國古代四大發(fā)明之一，紙的發(fā)明結束了古代簡(jiǎn)牘繁復的歷史，極大地促進(jìn)了人類(lèi)文化的傳播與發(fā)展。如今，紙已成為人類(lèi)日常工作和生活離不開(kāi)的多用途產(chǎn)品。傳統紙通常是采用樹(shù)木或草等植物纖維為原料并加入一些添加劑和漂白劑制造出來(lái)的。隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，一次性紙成為一種廉價(jià)的商品，導致紙的消耗量及其廢物大幅增加。例如在20世紀下半葉全球紙的用量大約增長(cháng)了6倍，全球約20％的木材用于紙的制造，導致大規模森林資源的消耗和環(huán)境污染。

由木材紙漿制成的傳統紙含有較高比例的木質(zhì)素，木質(zhì)素在空氣中和光照下會(huì )逐漸變黃，這就是一些書(shū)籍和報紙保存一段時(shí)間后會(huì )變黃的原因。植物纖維素也會(huì )產(chǎn)生一些酸性物質(zhì)，這些酸性物質(zhì)會(huì )使紙腐蝕降解。傳統植物纖維素紙的另一個(gè)致命弱點(diǎn)是易燃性，書(shū)籍和紙質(zhì)文件在火災中會(huì )被完全燒毀，這也是很多世紀以來(lái)眾多紙質(zhì)文物損毀消失的一個(gè)主要原因。

基于傳統紙所面臨的突出問(wèn)題，探索基于無(wú)機材料的新型高柔韌性耐火紙就成為一個(gè)重要的研究課題。最近，中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所朱英杰研究員帶領(lǐng)的科研團隊專(zhuān)心致力于具有可控構造的羥基磷灰石納米材料的研究，目標是發(fā)明一種新型的具有高柔韌性及不可燃性的無(wú)機紙以期解決傳統植物纖維紙所面臨的難題。羥基磷灰石是一種天然礦物質(zhì)，它是脊椎動(dòng)物骨骼和牙齒的主要無(wú)機成份，具有優(yōu)良的生物相容性并且環(huán)境友好，本身呈現優(yōu)質(zhì)的白色，是制造紙的一種理想材料。但是羥基磷灰石材料如羥基磷灰石陶瓷一般脆性很高、韌性很低，因此需要解決的一個(gè)巨大挑戰是如何顯著(zhù)提高羥基磷灰石材料的柔韌性。通過(guò)堅持不懈的研究，朱英杰科研團隊發(fā)現采用羥基磷灰石超長(cháng)納米線(xiàn)作為紙的構建材料可以有效解決這一難題。

另一方面，羥基磷灰石在合成過(guò)程中通常容易形成短納米棒，而羥基磷灰石超長(cháng)納米線(xiàn)的制備是一個(gè)具有很大挑戰性的難題。朱英杰科研團隊發(fā)展了一種新的制備方法，以油酸鈣為前驅體成功地制備出親水性/疏水性可精確調控的羥基磷灰石超長(cháng)納米線(xiàn)，并以該超長(cháng)納米線(xiàn)作為紙的構建材料，采用簡(jiǎn)單的真空抽濾技術(shù)成功地制備出新型羥基磷灰石耐火紙。該紙具有高柔韌性、可任意卷曲、不可燃燒，并可以耐1000 oC以上的高溫。這種新型耐火紙可以應用于需要長(cháng)期保存的文字、文件及檔案等，它作為永久和安全的信息存儲介質(zhì)具有良好的應用前景。此外，該新型耐火紙也可作為從廢水中有效去除有機污染物的可再生吸附劑、藥物控釋載體、骨缺損修復材料、醫用紙、阻燃材料和耐高溫材料等用途。

目前，這種高柔韌性羥基磷灰石耐火紙還僅限于實(shí)驗室規模的制備。朱英杰科研團隊正考慮進(jìn)一步改進(jìn)和優(yōu)化羥基磷灰石超長(cháng)納米線(xiàn)的合成方法，使其進(jìn)一步向低成本和批量化方向推進(jìn)，期望為未來(lái)可能的規?；a(chǎn)提供技術(shù)支撐?？梢灶A期，將來(lái)如果高柔韌性羥基磷灰石耐火紙能夠實(shí)現大規模生產(chǎn)和使用，它不僅能夠作為永久和安全的信息存儲介質(zhì)將重要文字、文件及檔案等長(cháng)期保存，而且可以大幅度減少人類(lèi)對傳統植物纖維素紙的依賴(lài)，使大規模森林等寶貴的自然資源得以保全，從一定程度上減少環(huán)境污染，從而對未來(lái)人類(lèi)社會(huì )和環(huán)境產(chǎn)生重要而深遠的影響。

該圖顯示朱英杰研究員帶領(lǐng)的研究團隊發(fā)明的新型高柔韌性羥基磷灰石耐火紙，該紙具有高柔韌性、可任意卷曲、不可燃燒、且耐高溫。該新型耐火紙可用于彩色打印和書(shū)寫(xiě)，亦可作為永久和安全的信息存儲介質(zhì)將重要文字、文件及檔案等長(cháng)期保存，具有良好的應用前景。

科研人員在實(shí)驗室內對比展示“耐火紙”的特性，“耐火紙”在酒精燈的火苗上滯留近30秒沒(méi)有發(fā)生自燃（上圖）；而普通紙張頃刻間被酒精燈點(diǎn)燃，從完好狀態(tài)到化為灰燼僅用時(shí)6秒左右（下圖）。