紙是中國古代四大發(fā)明之一，紙的發(fā)明結(jié)束了古代簡牘繁復(fù)的歷史，促進(jìn)了人類文化和科學(xué)技術(shù)的傳播與發(fā)展。即使是在科技發(fā)展一日千里的當(dāng)今電子信息時代，紙在人們的日常工作和生活中仍然發(fā)揮著非常重要的作用。但是傳統(tǒng)的植物纖維紙既不防水、也不耐火，這些缺點(diǎn)不僅限制了傳統(tǒng)紙的應(yīng)用，而且為珍貴的紙質(zhì)文物的長期保存埋下了巨大隱患。例如，2014年1月，法國國家圖書館遭遇水災(zāi)，超過一萬冊書籍被水淹而受到損毀；而2004年同樣的悲劇在該圖書館也發(fā)生過。2015年1月30日，莫斯科社會科學(xué)信息研究所圖書館發(fā)生重大火災(zāi)，大火持續(xù)了十幾個小時，數(shù)以百萬計的珍貴古籍等圖書資料在大火中被燒毀；更為雪上加霜的是在噴水滅火過程中又使更多的圖書資料受到破壞。可以設(shè)想如果能夠研發(fā)出既防水又耐火的“水火不侵”的紙就可以避免無數(shù)次類似悲劇的發(fā)生。

　　最近，中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所研究員朱英杰帶領(lǐng)的科研團(tuán)隊在新型無機(jī)耐火紙研究中取得新進(jìn)展，該團(tuán)隊成功地研發(fā)出一種新型防水耐火紙。該防水耐火紙具有多種功能，例如高柔韌性、優(yōu)良穩(wěn)定的超疏水性、良好的自清潔功能和隔熱耐火性能。該防水耐火紙的一個突出優(yōu)點(diǎn)是其防水性能具有高穩(wěn)定性，耐火紙即使受到物理損傷或在高溫嚴(yán)酷環(huán)境中仍然能夠很好地保持防水性能。與傳統(tǒng)植物纖維紙相比，該防水耐火紙具有明顯的優(yōu)勢，在多個領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。相關(guān)研究工作發(fā)表在《美國化學(xué)學(xué)會應(yīng)用材料與界面》期刊上 (F. F. Chen, Y. J. Zhu, et al., Highly Flexible Superhydrophobic and Fire-Resistant Layered Inorganic Paper, ACS Applied Materials & Interfaces, 8, 34715-34724 (2016))，并申請一項發(fā)明專利。這是該科研團(tuán)隊在成功研發(fā)出新型高柔韌性羥基磷灰石超長納米線耐火紙 (B. Q. Lu, Y. J. Zhu et al., Highly Flexible and Noninflammable Inorganic Hydroxyapatite Paper, Chemistry-A European Journal, 20, 1242-1246 (2014)) 和新型高效抗菌羥基磷灰石超長納米線耐火紙 (Z. C. Xiong, Y. J. Zhu et al., One-Step Synthesis of Silver Nanoparticle-Decorated Hydroxyapatite Nanowires for the Construction of Highly Flexible Free-Standing Paper with High Antibacterial Activity, Chemistry-A European Journal, 22, 11224-11231 (2016)，入選前外封面論文和熱點(diǎn)論文) 之后取得的又一個新的重要研究進(jìn)展。

　　“出淤泥而不染，濯清漣而不妖”，宋代詩人周敦頤在《愛蓮說》中用這樣的詩句表達(dá)了對蓮花品質(zhì)的熱愛。而在科技高度發(fā)展的今天，蓮花“出淤泥而不染”及荷葉的自清潔功能（荷葉效應(yīng)）引起了科學(xué)家們對超疏水材料的廣泛興趣。超疏水材料具有抗污、防霧、自清潔等優(yōu)點(diǎn)，在多個領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。雖然學(xué)術(shù)界對于超疏水材料的制備方法已經(jīng)進(jìn)行了深入的研究，但是仍難于實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、可抗機(jī)械損傷和外界嚴(yán)酷環(huán)境的超疏水性能。超疏水表面遭受諸如刮擦、磨損等物理破壞或處于高溫等嚴(yán)酷環(huán)境中往往不能很好地保持超疏水狀態(tài)。目前，制備高穩(wěn)定性的超疏水表面仍然是一個很大的挑戰(zhàn)。針對這一難題，朱英杰團(tuán)隊提出了層狀結(jié)構(gòu)超疏水耐火紙的概念，采用經(jīng)表面修飾的羥基磷灰石超長納米線作為原料制備出具有層狀結(jié)構(gòu)的新型防水耐火紙，該防水耐火紙不僅表面層呈現(xiàn)超疏水狀態(tài)，而且其內(nèi)部也呈現(xiàn)超疏水狀態(tài)，當(dāng)表面層受到物理破壞后，內(nèi)部暴露出來的新層仍然保持超疏水狀態(tài)，從而可實(shí)現(xiàn)耐火紙超疏水性能的高穩(wěn)定性，在耐火紙受到機(jī)械損傷(例如手指摩擦、膠帶粘貼剝離、砂紙磨損、刀劃割等)或在高溫嚴(yán)酷環(huán)境中仍能完好保持防水性能，并可同時實(shí)現(xiàn)防水和隔熱耐火等多功能性。所制備的防水耐火紙不僅對水具有優(yōu)良的超疏水性能，對多種商業(yè)飲料如礦泉水、橙汁、紅茶、牛奶和咖啡等也具有良好的超疏水性能。另外，所制備的防水耐火紙具有良好的自清潔功能，落在耐火紙上的水會形成球形水珠在紙的表面自由地滾動并帶走灰塵等污物而實(shí)現(xiàn)自清潔。如果防水耐火紙用于露天廣告牌等，利用雨水可自動保持清潔而免去人工清洗的麻煩，并降低成本。另外，防水耐火紙在呈現(xiàn)超疏水性能的同時，也呈現(xiàn)超親油狀態(tài)，可應(yīng)用于油和水的快速高效分離。防水耐火紙還具有優(yōu)良的隔熱耐火性能，可應(yīng)用于保護(hù)易燃物品免于火災(zāi)焚毀。

　　以上研究工作是朱英杰團(tuán)隊新型無機(jī)耐火紙的系列研究工作之一。目前，該研究團(tuán)隊正在重點(diǎn)開展新型無機(jī)耐火紙的應(yīng)用探索，主要研究工作包括特種無機(jī)耐火紙、功能化耐火紙、耐高溫標(biāo)簽紙、光（電）纜阻燃包帶、高效吸附過濾紙、隔熱阻燃紙、生物醫(yī)用紙等。

　　相關(guān)研究工作得到國家自然科學(xué)基金、上海市科委、中科院上海硅酸鹽所創(chuàng)新重點(diǎn)項目等資助。

　　圖：新型防水耐火紙對水和多種商業(yè)飲料都呈現(xiàn)出優(yōu)良的穩(wěn)定的超疏水性能和自清潔功能，其防水性能具有高穩(wěn)定性，耐火紙即使受到物理損傷或在高溫嚴(yán)酷環(huán)境中仍然能夠很好地保持防水性能；防水耐火紙還表現(xiàn)出良好的隔熱耐火性能