形形色色的纳米纸

沈海军

自从蔡伦发明了造纸术以来，纸张伴随着人类的文明，已经历了上千年的历史变迁。可以说，没有纸张，我们的生活将不堪设想。不过，今天我们说的不是普通的纸，而是一类高科技产品——纳米纸。

纳米纸实际上是一个笼统的概念，泛指用纳米材料制作的纸，或者是采用纳米技术对纸张的某种性能进行改善，上述纸张总称为纳米纸。

下面，就让我们一起来看看，当代纳米技术都造就了哪些纳米纸，这些形形色色的纳米纸又有哪些奇特的性能和用途。

环保的纳米石科纸

传统的造纸术中，粗加工的木材或草首先通过碱性溶液处理制成纸浆；然后，再用一种被称作“抄纸机”的设备将纸浆抄成纸。这种造纸技术存在着严重的环保问题：首先，造纸过程中会产生大量的强碱性污水，这些未经处理的污水不仅会导致土壤碱化、河流中的鱼类死亡，还会污染人类的饮用水源。其次，耗水量和木材消耗量极大。

针对上述情况，本世纪初，台湾的造纸企业率先研发了一种环保的纳米石科纸。这种纳米纸的制作工艺和我们平时吃的锅巴的制作过程有几分相似。制作时，首先将普通的大理石原料磨成纳米石粉，并和成“浆糊”；然后，将这种浆糊涂在基材上，并烘干；最后，将烘干后的涂层剥离，便获得了一张张薄的纳米石科纸。这种纳米纸的制备流程简单，不消耗水和木材，可算是造纸史上的一个革命性突破。

除了环保外，纳米石科纸还具有打印效果清晰、不脱色的优点。这一特点主要归功于制作过程中纸表面形成的无数个微小的孔洞，打印机的墨水或碳粉一旦被牢牢地吸附在这些纳米尺寸的孔洞中，便不易扩散。另外，由于纳米石科纸的成分和大理石的成分相同，为碳酸钙，这使得纳米石料纸的化学性质非常稳定，既不怕潮，也不氧化，非常适用于贵重档案、文件的保存。值得一提的是，这种纳米纸的回收也极为简便，只需在烈日下暴晒3个月便会自动风化成石粉，石粉可以再利用。

不发霉的纳米纸

绝大多数档案库或书库中，常常充斥着一股刺鼻的霉味。这些气味来自档案、图书纸张上的霉菌。霉菌在纸张上生长、吸收营养时，通常会分泌出一些色素或有机酸。分泌的色素会使纸张颜色发生变化，出现霉斑。严重时，霉斑甚至可以遮盖住纸张上的字迹。有机酸在纸张上的积累，则会增加纸张的酸度，使字迹退色。

为了防止纸张霉变，人们除了要经常给档案库和书库通风、放置干燥剂外，还要在珍贵档案或书籍上使用抗菌剂。传统的抗菌剂大多是一些对微生物生长有抑制作用的有机物。然而，实践表明，这些有机抗菌剂普遍存在耐热性差、易挥发、易分解产生有害物质、安全性能差等缺点。为此，近年来，人们开始将目光投向银、铜、锌、氧化钛、氧化锌等无机抗菌剂。在纸张的无机抗菌方面，近年来的一项重要发明就是开发出具有抗菌功能的纳米纸。

具有抗菌功能的纳米纸和普通纸张的制作工艺类似，只是制作过程中在纸浆中添加了一定量的纳米级无机抗菌剂。这种纳米纸能很好地解决有机抗菌剂的缺点。

不泛黄、不怕火的纳米纸

书籍或字画放置久了纸张就会泛黄，这主要是因为纸张中的植物纤维在大气和光照作用下发生了氧化反应。近年来出现的纳米无机化合物纸张则彻底解决了这一难题。

纳米无机化合物纸张的制作工艺和传统的造纸术相似，但使用的纸浆是无机纤维，其中，最具有代表性的无机化合物纸浆是玻璃纤维。起初，人们发现，玻璃纤维根本就打不成纸浆，加上玻璃纤维之间黏合力差，因此，制成的纸页非常脆弱。后来，人们经反复尝试发现，如果把玻璃纤维的直径控制在100纳米以下，就可以解决因玻璃纤维伸缩性小、柔软性差而引起的成纸难题。

玻璃纤维的化学性质极其稳定，因此，有人大胆预测，经过上百年后，这种纳米无机化合物纸始终能“面不改色”。

纳米无机化合物纸张还具有一项传统纸无法比拟的优点，就是“不怕火”。对于这种纳米纸来说，无论多大的火力，都不会使其燃烧。道理很简单，因为它是用玻璃纤维做的。这种纳米纸也可用于飞机机舱内壁或变压器上，起到防火、阻燃的作用。

可存储电磁信息纳米纸

“一张看似洁白的纸，上面却隐含了大量的信息，甚至承载着多首歌曲”。说到这里，有些人可能会联想到间谍影片中提到的“密写”技术。所谓“密写”，就是利用某些有机化合物对纸张的潜隐性能，在纸上写出人们肉眼看不见的文字，然后再通过一定的光、热、蒸气和化学作用显示出字迹来的秘密通信方法。

不过，我们这里说的是另外一种技术——可存储电磁信息纳米纸，也可以称其为“纳米磁性纸”。

“纳米磁性纸”的制造方法，是在纸的内部或表面添加纳米级的磁性粉末，再经特殊处理后使其具有磁性。这科，纸可以像录音磁带那样在特制的录音机上录音，成为存储电磁信息的载体，当然也能播放出声音来。

高强度、超韧性的纳米纸

“以后要捅破一张纸就没那么容易了”。这句话说的是近来出现的高强度、超韧性纳米纸。这些纳米纸的共同特点是柔韧性极强，虽轻却具有超出钢铁的强度。

2008年6月，瑞士科学家宣布成功研制出了一种高强度的纳米纸。该纸的发明人——伯格伦德博士表示，这种纳米纸韧性极佳，很硬，是利用传统纸张中发现的生物材料——纤维素制作而成的。

在这种纳米纸的制作中，伯格伦德利用酶将木材分解成纸浆，然后借助一个机械搅拌器将其分段，并使纤维素分解成纤维。结果是，未受损的纤维浮在水中。将水排干后，伯格伦德发现，这些纤维结在一起构成网状，形成了平滑的“纳米纸”。机械测试显示，该纸的强度比普通纸整整高出200倍，达到了目前建筑用钢的水平。

不要以为上面提到的纳米纸就是日前世界上强度最高的纳米纸了。2008年10月，有报道称，美国佛罗里达州立大学的科研人员开发了一种神奇的纳米纸：它看上去像复写纸，比重是钢的1／10，强度却达到了钢的500倍。那么，这种纳米纸到底是一种什么样的纸呢?原来，这种纸是用一种被称作“纳米碳管”的碳分子制成的。这种神奇的纳米纸被称作buckypaper，纳米纸中纳米碳管的直径仅有十几纳米，约为人头发直径的五万分之一。

除上述的纤维素、纳米碳管纸外，2007年7月，英国《自然》杂志还介绍了用石墨微粒制成的纳米纸。这也是一种比钢铁还硬但极其柔韧的超级纸张。该种新型纸张由美国西北大学的一个研究小组制造成功。研究人员在经过特殊处理的水中将碳纳米膜氧化物微粒驱散，然后用滤膜过滤。他们发现，水能够使这种微粒在过滤器表面形成一种纸状薄层。该纳米纸比由碳纳米管制成的纸张还要强韧并能被加工成各种尺寸。然而遗憾的是，这种纳米纸怕水，浸泡在水中会慢慢分解。

既然这些纳米纸重量轻、韧性优越、强度又出奇的高，那么，它们自然会有广阔的应用前景。从目前的技术发展趋势看，防弹衣、太空服，还有汽车、飞机以及航天器的结构材料，都必将成为这种纳米纸的用武之地。

令人陶醉的香型纳米纸

随着科技的发展，人们的生活水平不断提高，对纸的品质的要求也愈来愈高。如今，通过在纸张中添加各种纳米级的香料颗粒，人们已开发并生产出各种香型的印刷纸、书写纸等系列用纸。这种加香纸不仅色泽柔和细腻，而且含有淡淡的清香。

可以想象，如将纳米加香纸应用于印制书刊、课本、练习本、笔记本及各种读物，人们在阅读、书写时就会因阵阵清香而感到心旷神怡，从而减轻长时间阅读和写作带来的疲惫。当然，如果采用玫瑰香型的纳米信纸给你的心上人写封情书，甜言蜜语加上清新的玫瑰花香，想必也是一种不错的选择。(文章代码：2212)

(责任编辑)赵菲