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点不着、泡不坏、还不长菌的纸
时间:2017-10-12 10:34:30来源:中国科学院上海硅酸盐研究所
提要:纸遇到火,会怎样?几秒,只需要几秒种,还你一堆灰烬。但是,有一种纸可以包得住火,你相信么?
点不着、泡不坏、还不长菌的纸

中国科学院上海硅酸盐研究所朱英杰研究员团队发明羟基磷灰石耐火纸,就有这奇效。科研人员采用一种羟基磷灰石超长纳米线作为原料,利用普通纸的抄造技术即能制造出这种羟基磷灰石耐火纸。该耐火纸和普通纸一样色泽白润,具有良好的柔韧性,可以任意卷曲,可以作为书写、绘画、打印和印刷用纸。

和普通纸最大的区别在于,羟基磷灰石耐火纸在火中灼烧不燃烧,具有良好的耐火和隔热性能。在羟基磷灰石耐火纸上书写绘画,遇火不会损毁,能长久保存。

那么,这个神奇的“羟基磷灰石”是个什么东东?

它是脊椎动物骨骼和牙齿的主要无机成分。人的牙釉质中羟基磷灰石的重量比约96 %,骨头中羟基磷灰石的重量比约69 %。羟基磷灰石具有优良的生物相容性和生物活性,在促进牙齿再矿化、骨缺损修复、药物控释载体等领域应用前景广阔。选用羟基磷灰石超长纳米线作为原料制备耐火纸,可以保障耐火纸在使用过程中的安全性和环保性。此外,羟基磷灰石的优异的热稳定性使耐火纸具有优良的耐高温和耐火性能。

为什么一定要选用形貌结构为超长纳米线的羟基磷灰石?

传统的羟基磷灰石材料如纳米颗粒、纳米片和纳米棒的长径比很小,材料的脆性高、韧性低,无法制成柔软的纸。朱英杰团队发展了油酸钙前驱体溶剂热法,成功地合成出直径为纳米尺寸、长径比超高的羟基磷灰石超长纳米线。在真空抽滤过程中,羟基磷灰石超长纳米线相互交织进行自组装形成类似织物结构的羟基磷灰石耐火纸。所以说,羟基磷灰石耐火纸的核心在于羟基磷灰石超长纳米线。

但是,科研人员费尽心思造出了这种羟基磷灰石耐火纸,有啥用呢?

他的用处可大了。比如……

1、阻燃耐火包带

日常生活中的光(电)缆支持着互联网通讯信息的快速传播。在火灾发生时,保持火灾现场的通讯畅通对于减少人员和财产损失至关重要,阻燃光(电)缆在当今社会具有非常重要的地位。目前,商品化阻燃包带虽然有一定的阻燃作用,但其耐火隔热性能并不理想,在火灾中光(电)缆内部的温度较高而影响通讯质量,还会释放有毒气体和烟雾而危及在场人员的生命安全。

采用羟基磷灰石超长纳米线为主体材料制备的阻燃耐火包带性能优异,在火焰中长时间灼烧而不燃烧,无有毒有害气体产生。与商品化阻燃包带相比,该阻燃耐火包带可使缆心内部温度进一步降低150 ℃以上,在火灾中有助于保护光(电)缆内部的光纤或导线及保持高质量的通讯。

阻燃耐火包带的优异性能使其在阻燃光(电)缆领域具有良好的应用前景。

2、防水耐火纸

日常生活中,纸质资料和书籍被咖啡、橙汁、矿泉水等饮料浸湿的情况时常发生。有时候,图书馆也会被水淹而造成大量珍贵书籍的损毁。如果纸张具有防水功能,相信大家再也不用担心书籍被饮料浸湿或图书馆水灾。

羟基磷灰石耐火纸经过进一步加工处理,可以制备成表面和内部均呈现超疏水的防水耐火纸,该防水耐火纸具有优良的防水和耐火功能,保护易燃物品免于火灾焚毁和水灾损坏。在防水耐火纸表面倾倒多种商品饮料如矿泉水、橙汁、红茶、牛奶和咖啡时,防水耐火纸仍然不被浸湿,表面保持干燥洁净。

防水耐火纸印刷的书籍在未来将使我们的生活更美好。

3、防伪耐火纸

目前防伪材料的一个重要应用是荧光防伪纸,荧光防伪纸具有使用方便、易辨别的优点,广泛应用于钞票、有价证券及防伪包装材料等。传统防伪纸热稳定性差,防伪性能单一,容易被伪造。羟基磷灰石耐火纸经过特殊处理,可以制备出同时具有荧光、防水、耐高温、耐火性能的荧光耐火纸。该新型多功能耐火纸在日光灯照射下呈现和普通纸一样的白色,但在特定紫外灯照射下,该荧光耐火纸可以发出不同颜色的光(如红光、绿光等)及显示出特定图案。

荧光耐火纸可用在防伪印钞、有价证券、防伪证件、防伪标签以及防伪包装等领域。

4、抗菌耐火纸

一些使用和交换频繁的纸张,如病例纸、钞票纸和各种票据,细菌容易粘附在纸的表面并通过人群传播,对人体健康造成威胁。另外,重要馆藏书籍和文物的保存也需要预防霉菌。以负载抗菌剂的羟基磷灰石超长纳米线为原料可以制备成抗菌耐火纸。以大肠杆菌和金黄色葡萄球菌为代表的细菌用于测试抗菌耐火纸的抗菌性能时,抗菌耐火纸完全抑制细菌在其表面的繁殖。

抗菌耐火纸可用在医用生物纸在皮肤创伤修复和术后伤口包扎等领域。

5、防火织物

你能想象出,将来有一天穿着羟基磷灰石耐火纸材料制备的防火衣在大火中随意穿行而毫发无损吗?

羟基磷灰石超长纳米线经过有序化自组装过程,形成大尺寸有序结构无机纳米绳,接着像纺织植物纤维一样织造出各种各样的有序结构柔性耐火产品,包括纱布状耐火织物、无纺布状柔性耐火织物、3D打印特定形状产品等。

羟基磷灰石超长纳米线制备成的纳米绳及其耐火织物具有高柔韧性,能经受住任意折叠甚至锤击等破坏性考验。与传统无机非金属材料如石棉和硅酸铝纤维相比,羟基磷灰石具有更高的生物安全性,对人体健康无害。实验结果证明羟基磷灰石耐火织物包裹实物后,在火中灼烧一段时间,实物形貌和结构几乎毫无变化。

至今为止,对羟基磷灰石耐火纸的研究还刚刚起步,实现更多美妙设想还需要科学家的不断努力。随着研究的深入,在不远的未来,羟基磷灰石耐火纸产品很可能会走进我们的日常生活。

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