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看一張紙的72變

黃建國(guó)課題組發(fā)表一種多功能納米紙制備方法

發(fā)布時(shí)間:2013-04-08來(lái)源:浙大新聞辦作者:潘怡蒙6936


    浙大化學(xué)系黃建國(guó)教授發(fā)明了一種“造紙術(shù)”:在普通的實(shí)驗(yàn)室用濾紙和多種化學(xué)分子組合,“復(fù)制”出高科技的“納米紙”,實(shí)現(xiàn)功能“72變”。
    
    
在黃建國(guó)教授的實(shí)驗(yàn)室里,我們看到了一張四方形狀的白色納米紙,用肉眼看,它和普通的紙沒(méi)什么不同,但如果將其進(jìn)行“解剖”的話,就會(huì)發(fā)現(xiàn),構(gòu)成紙張的纖維表面安放了一層對(duì)亞硝酸根敏感的染料分子。“這張紙能夠測(cè)試出腌制食品里是否存在致癌的亞硝酸根,如果有,它的顏色就會(huì)從白色變成粉紅色,”黃建國(guó)說(shuō),按顏色的深淺,還可以判斷出亞硝酸根的大致含量。近日,英國(guó)皇家化學(xué)會(huì)的一份雜志 RSC Advances刊登了有關(guān)的研究結(jié)果。
    
    
2000年,化學(xué)專業(yè)畢業(yè)的黃建國(guó)開(kāi)始在日本理化學(xué)研究所深造。那時(shí),“納米”這一領(lǐng)域在化學(xué)和材料科學(xué)等學(xué)科中的勢(shì)頭正如日中天。“一般看來(lái),都以為納米是一種很深?yuàn)W的東西,其實(shí)在我們的日常生活中有很多東西都與納米有關(guān),就是在廚房里也找得到。把平常手邊的東西變成高新的納米材料,其魅力不亞于劉謙的魔術(shù)。”2003年起,黃建國(guó)開(kāi)始涉足仿生功能納米材料的研究。
    
    
2007年,黃建國(guó)回到了國(guó)內(nèi)并在浙大安家落戶,同時(shí)還帶回來(lái)做“百搭”納米紙的構(gòu)想。
    
    
做“百搭”的納米紙,首先要選擇合適的“模板”,黃建國(guó)就從化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中最常見(jiàn)的濾紙入手。“就像做手套一樣,手套越薄,越能看出手的形狀,動(dòng)作就越靈活,”黃建國(guó)說(shuō),濾紙是一種普通的原木漿紙張,它是由無(wú)數(shù)的纖維素纖維組成的,具有自然形成的從宏觀到納米以至分子層次的階層結(jié)構(gòu),源于造化之功,至少在目前是非人力所能及的。
    
    
“模板有了,接下來(lái)就是復(fù)制”,表面富含羥基的二氧化鈦薄膜,進(jìn)入了黃建國(guó)的視線。“二氧化鈦聽(tīng)起來(lái)很學(xué)術(shù),其實(shí)在我們的生活中隨處可見(jiàn),它是一種食品添加劑,無(wú)毒無(wú)害的。”黃建國(guó)說(shuō),如果大家留心我們吃的食物的外包裝袋,十有八九會(huì)看到有標(biāo)注這個(gè)成份的說(shuō)明。“選擇它來(lái)復(fù)制由納米級(jí)的纖維素組成的紙,是因?yàn)榱u基有個(gè)很好的特性,就是‘百搭’”。
    
    
實(shí)驗(yàn)室里,研究人員通過(guò)特殊的手段,讓二氧化鈦在納米級(jí)的纖維素纖維周圍形成了一道薄殼,也即每一根納米纖維都被極薄的二氧化鈦膜所包裹。如果把其中的纖維素?zé)?,就得到一張二氧化鈦納米紙,就像把原來(lái)的紙張“化石”了一樣,而不一樣的是它的性能。
    
    
“這還不是最奇妙的地方,”黃建國(guó)說(shuō),因?yàn)槎趸伇∧け砻娴牧u基具有足夠的化學(xué)活性,很多具有特異功能的分子都可以組裝到二氧化鈦包裹的纖維素纖維表面,形成不同功能的新型材料。“這就是為什么說(shuō)這張納米紙是‘百搭’的了”。
    
    
納米紙的神奇之處在于,它和不同的材料結(jié)合能形成不同的特性,黃建國(guó)實(shí)驗(yàn)室把一種碳氟鏈化合物組裝在二氧化鈦包裹的濾紙上,濾紙就變得不吸水也不吸油了。“我們又試著將一些細(xì)菌放在這張紙上,結(jié)果細(xì)菌都不能停留。”黃建國(guó)說(shuō),那是因?yàn)閹缀跛械募?xì)菌都是親水性或者親油性的。“所以,這張紙我們也可以用來(lái)當(dāng)做食品的外包裝,這樣不僅能夠保持食品的清潔,還能有效地降低包裝污染,因?yàn)榧垙埵强梢院苋菀椎亟到獾摹?rdquo;
    
    
(潘怡蒙)