新型羟基磷灰石超长纳米线耐火“宣纸”的研究

In this project, the network-structured hydroxyapatite ultralong nanowires, a new kind of inorganic biological nanomaterials, are applied as the main building material of biocompatible, highly flexible fireproof Xuan Paper. Network-structured hydroxyapatite ultralong nanowires have high specific surface area and nanoscale pores, for this reason, the fireproof Xuan Paper has excellent ink absorption and dispersion performance, which is comparable to that of the traditional Xuan Paper. The inorganic nature of network-structured hydroxyapatite ultralong nanowires makes the fireproof Xuan paper obtain good insect-resistance and durability. The most important characteristics of the network-structured hydroxyapatite ultralong nanowires are their high thermal stability and nonflammability, which make the new Xuan Paper possess the invaluable merit of fire resistance. In this project, we keep the highest respect for the traditional Xuan paper, and also incorporate the achievements of modern science in materials and nanotechnology, to explore more possibilities of the modern new Xuan Paper manufacturing.

宣纸是我国特有的艺术瑰宝。传统宣纸采用安徽泾县青檀皮和沙田稻草为原料，采用传统手工工艺抄造而成，具有颜色洁白、纹理细密、质地坚韧，具有“润墨性、变形性、耐久性、抗虫性”四大特点，享有“纸中之王、纸寿千年”的美誉。然而宣纸的耐火性是其最致命的弱点，回顾历史，有多少珍贵的大师画作曾经付之一炬。基于此，本项目拟以新型无机纳米材料网状结构羟基磷灰石超长纳米线（NS-HAP）作为宣纸的主体构建材料制备新型耐火“宣纸”。利用NS-HAP高的比表面积和纳米线交织后形成的纳米级孔径，使耐火“宣纸”获得与传统宣纸相媲美的润墨性和变形性；利用无机纳米材料的特性，使纸张获得良好的抗虫性和耐久性；最重要的是利用NS-HAP的耐高温性能，使纸张获得耐火性能，使宣纸“纸寿千年”的美誉多一层内涵。本项目既保有对传统宣纸的最大尊重，又融入现代无机纳米科学技术的成果，仿古溯根，探索当代新型耐火“宣纸”制造的更多可能性。

传统宣纸享有“纸中之王、纸寿千年”的美誉，是最耐久的纸质材料。然而宣纸的耐火性是其最致命的弱点。本项目以新型无机纳米材料~羟基磷灰石超长纳米线作为主体材料，构建了新型耐火“宣纸”，利用羟基磷灰石超长纳米线高的比表面积和纳米线交织后形成的纳米级孔径，使耐火“宣纸”获得与传统宣纸相媲美的润墨性，利用无机纳米材料的特性，使耐火“宣纸”获得优异的耐久性、防霉性和耐火性。.通过本项目的实施，制备的耐火“宣纸”具有类似传统熟宣的润墨性，具有传统宣纸无法比拟的防霉性、耐火性、和耐久性，加速老化实验显示，耐火“宣纸”105℃加速老化1305天，相当于自然老化10875年，传统宣纸白度和强度保留率仅为37%和30%,耐火“宣纸”白度和强度保留率均达到了99%，研究结果显示耐火“宣纸”具有超长的耐久性。.目前实验室可制备出最大尺寸A3的耐火“宣纸”，在中科院2020年度修购项目资助下，我课题组根据耐火“宣纸”浆料的抄造性能，将自主设计耐火“宣纸”的抄造设备，并由设备厂家完成定制，该设备将实现耐火“宣纸”的大尺寸制备，使耐火“宣纸”实现真正的应用。.本项目的研究成果发表在ACS Sustainable Chemistry & Engineering上，申请了1项发明专利。在本项目的支持下，共培养博士研究生4名，硕士研究生2名，相关研究工作发表在ACS Sustainable Chemistry & Engineering，Journal of Colloid and Interface Science，ACS Applied Materials & Interfaces，无机材料学报等期刊上，SCI论文共计9篇。本项目取得的成果已经完全达到并优于项目考核或预定研究指标的要求。