纳米技术在书写材料研制中的应用——关于可反复使用的新型书写用“纸”的研究

作者: 施哲衡上海复旦大学附属中学

现代科学证实,传统书画所用的墨和颜料中含有对人体有害的铅等化学物质,同时,在其生产过程中又浪费大量珍贵的自然资源。针对这两大弊病,我进行了可替代传统书画用纸的新型材料的研究。

根据“l～l00纳米的颗粒在力学、磁学、超导和热力学等方面均会发生奇特的性质变化”这一原理,选用廉价化学原料,经过反复实验研究,筛选出可应用于实际的金属氧化物准纳米颗粒。由于其粒径小,表面化学活性强,当水分散到这些颗粒表面时,粒子的静电亲和力和水分子的表面张力使水很容易吸附在其表面而较难蒸发。加上纳米粒子表面的长键作用,加强了它的光学特性,使光的反射层次更加丰富,这时,光的折射和反射会产生清晰的“水迹”,起到宣纸特有的“墨韵”效果。此外,按照热力学原理,高度分散的纳米颗粒的表面大,自由能也大,属于热力学不稳定体系,本项目选用了合适的粘合剂和添加剂制成浆料,均匀地涂在合适的基材上,经交联烘干,最后制成新型书写用“纸”。

使用本“纸”练习书画,只需蘸取清水,笔迹便可鲜明显现,用清水替代传统的墨水和有机颜料作为可反复使用的书画练习工具,无污染,有利于保护练习者(尤其是少儿)的身体健康,有利于节省大量木材、水等自然资源,减少电、水、气的能源消耗,是较为典型的绿色环保材料。另外该产品与毛边纸和各等级宣纸相比,其效果好,反复使用800次仍未破损,体现出低成本的价格优势,应用前景十分乐观。

(辅导老师:叶佩玉)