上海科学家发明高柔韧性可耐1000℃以上高温耐火纸

2014-2-14 09:36 来源: 新华社
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2月13日,中科院上海硅酸盐研究所朱英杰研究员展示“耐火纸”。

  自古以来,火就是纸的“天敌”,大火曾无数次“吞噬”人类宝贵的纸质文物,顷刻间将其化为灰烬。然而,这一切或将很快迎来新的“变革”。记者13日从中科院上海硅酸盐研究所获悉,该所最近已成功合成出一种高柔韧性、可耐1000℃以上高温的新型无机材料纸张——羟基磷灰石“耐火纸”。相关研究成果已在国际权威性学术期刊《欧洲化学》上发表。

  据介绍,高柔韧性“耐火纸”表面呈柔和的乳白色,与普通纸张相比,“耐火纸”的制作原理相似,只是制作材料有所不同。它不仅可以作为永久和安全的信息存储介质将重要文字、文件及档案等长期保存,还可作为从废水中有效去除有机污染物的可再生吸附剂、药物控释载体、骨缺损修复材料、医用纸、阻燃材料和耐高温材料等。

  易变色、易燃烧是传统纸张的致命“软肋”。为了能够制造出“360度无死角”的完美纸张,由中科院上海硅酸盐研究所研究员朱英杰带领的科研团队经过6年时间的不懈努力,终于找到了理想的制备材料——具有可控构造的羟基磷灰石纳米材料。

  传统纸张通常是采用树木或草等植物纤维作为原料,再加入一些添加剂和漂白剂制造出来。由于木材纸浆制成的传统纸张含有较高比例的木质素,因此在空气和光照的作用下传统纸张会逐渐变黄。此外,这种植物纤维素还会产生一些酸性物质,容易使纸张腐蚀、降解。为解决这一问题,朱英杰科研团队选取羟基磷灰石作为纸张的构建材料。

  “羟基磷灰石是一种天然矿物质,它是脊椎动物骨骼和牙齿的主要无机成分,具有优良的生物相容性和环境友好性,本身呈现优质的白色,具有长久保存不易变色的优良特性,有利于纸质文件的长久保存。”朱英杰说。

  虽然在解决变色问题上,羟基磷灰石很“奏效”,但它的弊端也非常明显——脆性很高、韧性很低,因此一个巨大的挑战就是如何提高羟基磷灰石材料的柔韧性。

  通过反复实验,朱英杰科研团队最终找到了一种新的制备方法:以油酸钙为前驱体,制备出可精确调控的羟基磷灰石超长纳米线,并以此作为新型纸张的构建材料,采用简单的真空抽滤技术,制备出羟基磷灰石“耐火纸。”

  朱英杰介绍,目前,这种高柔韧性羟基磷灰石耐火纸还仅限于实验室规模的制备。科研团队正考虑进一步改进和优化羟基磷灰石超长纳米线的合成方法,使其进一步向低成本和批量化方向推进,期望为未来可能的规模化生产提供技术支撑。可以预期,在不久的将来,如果高柔韧性羟基磷灰石“耐火纸”能够实现大规模生产和使用,它不仅能够大幅度减少人类对传统植物纤维素纸的依赖,使大规模森林等宝贵的自然资源得以保全,还能从一定程度上减少环境污染,从而对未来人类社会和环境产生重要而深远的影响。