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上海科学家发明高柔韧性可耐1000℃以上高温耐火纸

科普小知识2022-07-11 20:30:14
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上海科学家发明了具有高柔韧性耐火纸,能够承受1000摄氏度以上的高温。自古以来,火就是纸的“天敌”。大火无数次“吞噬”了人类珍贵的纸质遗物,并瞬间将它们化为灰烬。然而,所有这些可能很快会带来新的“变化”。最近,中国科学院上海硅酸盐研究所成功合成了一种新型无机材料纸——羟基磷灰石“耐火纸”,它具有很高的柔韧性,能承受1000℃以上的高温。相关研究成果已发表在国际权威学术期刊《欧洲化学》上。

据报道,高弹性的“耐火纸”表面是柔软的乳白色。与普通纸相比,“耐火纸”的制造原理相似,但制造材料不同。它不仅可以作为永久、安全的信息存储介质长期存储重要的文字、文件和档案,还可以作为可再生吸附剂有效去除废水中的有机污染物、药物控释载体、骨缺损修复材料、医用纸、阻燃材料、耐高温材料等。

容易变色和烧伤是传统纸张致命的“软肋”。为了生产出“360度无死角”的完美纸张,中科院上海硅酸盐研究所朱英杰研究员带领的研究团队经过6年的不懈努力,终于找到了理想的制备材料——结构可控的羟基磷灰石纳米材料。

传统的纸通常是以植物纤维如树或草为原料,添加一些添加剂和漂白剂制成的。因为由木浆制成的传统纸含有高比例的木质素,传统纸在空气和光的作用下会逐渐变黄。此外,这种植物纤维素还会产生一些酸性物质,容易腐蚀和降解纸张。为了解决这个问题,朱英杰的研究小组选择了羟基磷灰石作为造纸的建筑材料。

“羟基磷灰石是一种天然矿物。它是脊椎动物骨骼和牙齿的主要无机成分。它具有良好的生物相容性和环境友好性。它呈现高质量的白色,具有长期保存和不易变色的优良特性。这有利于纸质文件的长期保存。”朱英杰说道。

虽然羟基磷灰石在解决变色问题上非常“有效”,但它的缺点也非常明显——脆性高、韧性低,因此如何提高羟基磷灰石材料的柔韧性是一个很大的挑战。

经过反复实验,朱英杰的科研团队终于找到了一种新的制备方法:以油酸钙为前驱*备可精确控制的羟基磷灰石超长纳米线,并以简单的真空过滤技术制备羟基磷灰石“耐火纸”作为新纸的构建材料。

朱英杰说,目前,这种高柔性羟基磷灰石耐火纸仍局限于实验室规模的制备。科研团队正在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,以进一步推动低成本和批量生产的方向,希望为未来可能的大规模生产提供技术支持。可以预计,在不久的将来,如果能够大规模生产和使用高柔性羟基磷灰石“耐火纸”,不仅可以大大降低人类对传统植物纤维素纸的依赖,从而保护大规模森林等宝贵的自然资源,还可以在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。

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