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【劳动报】他们的心愿是让“纸包住火”--中科院上海硅酸盐研究所科学家运用纳米技术制出"耐火纸"
2018-09-28 14:29:04 | 【 【打印】【关闭】

  作者:徐文斌 

  我们常说“纸包不住火”,可这句老话却面临来自上海科学家的“挑战”。最近,中国科学院上海硅酸盐研究所的科学家们成功合成出高柔韧性且可耐1000℃以上高温的新型无机材料纸张———羟基磷灰石“耐火纸”。这群新时代的“蔡伦”究竟是如何攻破传统纸张的致命弱点,让其不再畏惧火焰的呢?记者走进实验室,了解科学家们造纸背后的故事。 

  耐火纸安全又环保 

  来到生物纳米技术研究课题组的实验室,“耐火纸”项目的负责人朱英杰研究员向记者展示了一张白色纸张。这看似不起眼的小纸片,便是他们心血的结晶———耐火纸。 

  记者注意到,这张耐火纸的色泽偏乳白色,而且手感非常轻柔细腻。朱英杰做了一个对比试验,传统纸片在酒精灯的火苗上顷刻变成了一团灰烬,而“耐火纸”却在火焰的长时间“烤验”后仍然完好无恙。 

  朱英杰介绍说,传统纸张的主要原料是植物纤维,因此有两大致命弱点:一是需要消耗大量的木材等宝贵自然资源;二是具有易燃性,不易长久保存。“而我们的耐火纸则不同。它的原料‘羟基磷灰石’是一种天然矿物质,本身呈现优质的白色,可耐高温且不燃烧,长久保存也不易变色,是造纸的一种理想材料。” 

  他相信,这种耐火纸如成功大规模应用,不仅能够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,还可以大幅度减少人类对传统植物纤维素纸的依赖,使宝贵的自然资源得以保全,减少污染,对未来人类社会和环境产生重要而深远的影响。 

  “不靠谱”创意带来大收获 

  如此神奇的耐火纸诞生背后,其实也充满了诸多机缘巧合。 

  原来,朱英杰自2008年起便带领团队开始研究羟基磷灰石纳米生物材料。这种生物材料的应用原本更多是体现在生物医学领域的,当时所有人都没有想到要用它来造纸。 

  现年30岁的路丙强博士当年还是课题组的一名研究生。2012年,他在研究团队以往几年的研究工作基础上,通过反复实验,在一次实验中成功地合成出了羟基磷灰石纳米线。这个尚不成熟的实验室小成果,让团队成员们都很兴奋。大家都很好奇,这纳米线能派什么用场呢? 

  在小组讨论会的“头脑风暴”中,朱英杰提出将羟基磷灰石纳米线用作原料来造纸。在当时,路丙强自己都觉得这种想法有些“不靠谱”。但经历了多次试验和资料查阅,大家发现,朱英杰的想法也许真的可行。 

  羟基磷灰石的确是理想的“造纸原料”,但研制过程却非一帆风顺。原来,这种材料脆性很高、韧性很低,想要做成纸张就必须做出高柔韧性的超长纳米线。为此,大家记不清做过多少次试验,也数不清经历过多少次失败。最终,团队成功以油酸钙为前驱体,找到了超长纳米线的制备方法。如今的超长纳米线可长达几十到几百微米,在电子显微镜下如同龙须面一般细长柔软。 

  路丙强回忆,从配方的比例到反应时间的长短,都需要进行反复的对比和调整。“需要在实验室过夜的日子也不少见。那时候,晚上困了就去楼上的办公室眯一会。醒了就下楼继续做实验。” 

  科研成果引起国际关注 

  如今,耐火纸的相关研究成果已在国际权威性学术期刊《欧洲化学》上发表,引起了国际和国内学术界、企业甚至普通大众的高度关注。在可以预见的未来,这张耐火纸或将走进档案馆,保护那些重要文字、文件及档案,同时还可以作为可再生吸附剂和医用纸,甚至是建筑装潢的阻燃材料和耐高温材料等,在诸多领域将发挥巨大的作用。 

  作为与朱英杰一起拼搏的“战友”,课题组助理研究员陈峰的脸上流露着欣慰和自豪。在他看来,创新成果的获得离不开团队带头人朱英杰的总体设计、方向把握和学术指导。此外,团队中自由的学术氛围、良好的团队精神和坚韧不拔刻苦钻研的品质也令他印象深刻。“我相信,我们的成功不是偶然。”研究生孙团伟表示,无论是复杂的实验还是气氛活跃的小组会,在团队的日子都是他最快乐的时光。 

  成功让纸克服了对火焰的“恐惧”后,这群从实验室里走出来的“蔡伦”并没有停下他们继续钻研的脚步。朱英杰告诉记者:“目前,这种耐火纸还仅限于实验室规模的制备。我们接下去要考虑的,是进一步优化超长纳米线的合成方法,提高耐火纸的强度,使它进一步向低成本和批量化方向推进。” 

  《劳动报》(2014-02-24 07 工会) 

  文章链接: 

  http://www.labour-daily.cn/ldb/node41/node2151/20140224/n34929/n34936/u1ai181181.html 

    

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