上海矽酸鹽所發明新型高柔韌性羥基磷灰石耐火紙

　　紙是中國古代四大發明之一，紙的發明結束了古代簡牘繁複的歷史，極大地促進了人類文化的傳播與發展。如今，紙已成為人類日常工作和生活離不開的多用途產品。傳統紙通常是採用樹木或草等植物纖維為原料並加入一些添加劑和漂白劑製造出來的。隨著科學技術的發展，一次性紙成為一種廉價的商品，導致紙的消耗量及其廢物大幅增加。例如在20世紀下半葉全球紙的用量大約增長了6倍，全球約20％的木材用於紙的製造，導致大規模森林資源的消耗和環境汙染。 

　　由木材紙漿製成的傳統紙含有較高比例的木質素，木質素在空氣中和光照下會逐漸變黃，這就是一些書籍和報紙保存一段時間後會變黃的原因。植物纖維素也會產生一些酸性物質，這些酸性物質會使紙腐蝕降解。傳統植物纖維素紙的另一個致命弱點是易燃性，書籍和紙質文件在火災中會被完全燒毀，這也是很多世紀以來眾多紙質文物損毀消失的一個主要原因。 

　　基於傳統紙所面臨的突出問題，探索基於無機材料的新型高柔韌性耐火紙就成為一個重要的研究課題。最近，中國科學院上海矽酸鹽研究所研究員朱英傑帶領的科研團隊致力於具有可控構造的羥基磷灰石納米材料的研究，目標是發明一種新型的具有高柔韌性及不可燃性的無機紙以期解決傳統植物纖維紙所面臨的難題。羥基磷灰石是一種天然礦物質，它是脊椎動物骨骼和牙齒的主要無機成份，具有優良的生物相容性並且環境友好，本身呈現優質的白色，是製造紙的一種理想材料。但是羥基磷灰石材料如羥基磷灰石陶瓷一般脆性很高、韌性很低，因此需要解決的一個巨大挑戰是如何顯著提高羥基磷灰石材料的柔韌性。通過堅持不懈的研究，朱英傑科研團隊發現，採用羥基磷灰石超長納米線作為紙的構建材料可以有效解決這一難題。 

　　另一方面，羥基磷灰石在合成過程中通常容易形成短納米棒，而羥基磷灰石超長納米線的製備是一個具有很大挑戰性的難題。朱英傑科研團隊發展了一種新的製備方法，以油酸鈣為前驅體成功地製備出親水性/疏水性可精確調控的羥基磷灰石超長納米線，並以該超長納米線作為紙的構建材料，採用簡單的真空抽濾技術成功地製備出新型羥基磷灰石耐火紙。該紙具有高柔韌性、可任意捲曲、不可燃燒，並可以耐1000^oC以上的高溫。這種新型耐火紙可以應用於需要長期保存的文字、文件及檔案等，它作為永久和安全的信息存儲介質具有良好的應用前景。此外，該新型耐火紙也可作為從廢水中有效去除有機汙染物的可再生吸附劑、藥物控釋載體、骨缺損修復材料、醫用紙、阻燃材料和耐高溫材料等用途。 

　　目前，這種高柔韌性羥基磷灰石耐火紙還僅限於實驗室規模的製備。朱英傑科研團隊正考慮進一步改進和優化羥基磷灰石超長納米線的合成方法，使其進一步向低成本和批量化方向推進，期望為未來可能的規模化生產提供技術支撐。可以預期，將來如果高柔韌性羥基磷灰石耐火紙能夠實現大規模生產和使用，它不僅能夠作為永久和安全的信息存儲介質將重要文字、文件及檔案等長期保存，而且可以大幅度減少人類對傳統植物纖維素紙的依賴，使大規模森林等寶貴的自然資源得以保全，從一定程度上減少環境汙染，從而對未來人類社會和環境產生重要而深遠的影響。 

　　該研究工作發表在Chemistry-A European Journal 雜誌（DOI: 10.1002/chem.201304439）， 並吸引了Materials Today，ChemViews Magzine，Materiały Inżynierskie 等雜誌的關注，分別對該工作進行報導。相關研究工作得到國家自然科學基金、科技部和上海市科委的資助。 

 新型高柔韌性羥基磷灰石耐火紙具有高柔韌性，可任意捲曲，不可燃燒，且耐高溫。