材料圆桌 迷人的材料之让人信服的Paper

  在我们日常生活中太普遍了， 让人很容易忘记在人类历史上大多数的时候， 纸都是稀有的奢侈品。我们早晨醒来睁眼就会看见墙上有纸， 也许是海报或印刷品，甚至就是壁纸。我们走进卫生间执行晨间的例行公事，通常会用上几张卫生纸。这东西要是没了， 可是会立刻变成大危机。

  大多数纸都来自于树木，树能昂首挺立，靠的就是纤维素——纸的主要成分。而想要把纤维素提取出来并不是特别容易，就拿最常见的书写纸来说，它从树木化为一张张白纸，就要经过制浆、调制、抄造、加工等工序。

  书写纸的重要性难以估计。制纸技术已有两千年之久，复杂的制纸过程必然要从我们眼前消失不见。因为唯有如此，我们才不可能会受到纸张的微观精妙所震慑吸引，而只会看到一张白纸，等着让我们去记下心中的所思所想。

  纸钞是纸张最诱人的形式。人生在世， 很少有比在墙上的凹洞按几个数字， 就能拿到白花花的新钞更快乐的事了。钞票也是世上制作最繁复的纸，而且必须如此，因为钞票是实体的信物， 代表着我们对经济体系的信任。

  为了防止伪造，纸钞有几项绝活。首先，它使用的材料和 般用纸不同，不是木质纤维素，而是纯棉。棉不仅能让钞票更强韧，不怕会在雨中或洗衣机里分解，还改变了钞票的声音。消脆声是纸钞最明显的特征之一。

  1.如果是用廉价的低阶机械纸浆制成的纸，里头仍带有一些木质素，木质素遇光会和氧发生化学作用，形成发色基，只要浓度增加就会让纸发黄。这种纸通常用来制造廉价的抛弃式纸品，报纸受光照射后会迅速泛黄就是这个道理。

  2.以前的人经常会在纸上涂抹一层硫酸铝，好让纸更光滑。硫酸铝的主要用途是净水，但在制纸过程中使用却会形成酸性，导致纸纤维和氢离子反应，使纸张发黄，并且让纸更脆弱。其实就连无酸纸也会老化泛黄，只是速度较慢罢了。

  （纸会泛黄和分解很令人困扰， 但就和其他古物一样， 岁月的痕迹也为纸添加了权威与力量。虽然书的味道代表朽坏， 许多人却觉得这气味相当好闻。）

  木头湿了之后也不能轻松被劈开，那为什么源自于木头的纸在被浸湿前后会有其强度会有巨大变化呢？这主要是由于纸内的纤维素纤维已经和木质素分了家，不再像在树里那样，有木质素当粘合剂。虽然纤维素在干燥时会形成很强的氢键，但仍必须用合成粘合剂再补强。即使如此，纸依旧很脆弱，只要湿了，纤维就会失去氢键，非常容易受损。

  浸过水的纸张自然蒸发,是纸张收缩的过程,纸纤维间的氢原子在没有压力的情况下自然组合,并且很多氢键连接的位置与湿水前不同，所以一张被水弄湿的纸,干了后就会变皱了。

  纸基材料的成分——纤维素是D-葡萄糖通过β-1，4-糖苷键连接而成的长链、天然高分子聚合物，纤维素分子链中含有醚键、羟基、碳碳键以及碳氢键，在可见光区这些键不会吸收太阳光，从而使得光可以透过纤维素，使纯的纤维素呈现无色。因此，在理论上来说，任何由纤维素组成的纸基材料都能够最终靠合理的方法制备出透明纸基材料。然而，我们见到的通常大多数纸张是不透明的，是因为纸张的光学性能还与纸张的表面形貌、厚度、紧度、孔隙率以及纤维的尺寸紧密关联，同时也与除了纤维素外的组分种类和性质有关。

  在普通纸张中，纤维随机排列形成具有微米级孔洞的纤维网络结构，因为纤维尺寸比光的波长大得多，入射光大部分被散射。纤维素和空气的折射率分别为1. 53 和1. 0，折射率的不同使得光在多孔结构的纸张内部发生折射。这些散射和折射使得大部分入射光线的角度发生偏移，最终没有通过纸张，因此导致普通纸张是不透明的。研究表明，降低纤维的直径( 提高单位体积中纤维的堆积密度) 和减少纸基材料中的孔隙可大幅度提高纸基材料的透明度。

  就算某种材料看起来只有一种颜色，摸起来只有一种感觉，就算它外表只有一个模样，那也是幻觉。任何材料其实都是由许多不同实体组成的，而这些实体会在不同尺度上展现。就像俄罗斯套娃一样，材料的结构都是一层套着一层，几乎每一层肉眼都看不见，每一层都比外层小，并紧密贴着外面那层。这个多层结构不仅让某种材料成为某种材料，也让我们是我们。我骄傲，我是北科材料人。