史无前例!乌国添加丝纤维的造纸技术被应用于防伪,引发广泛关注
据乌兹别克斯坦uznews网站报道,该国中央银行新闻中心表示,司法部已为“生产添加天然丝纤维的防伪纸”的发明颁发专利。该技术由国营企业“Davlat belgishi”专家与丝绸协会(Uzbekkipaksanoat)、塔什干纺织和轻工业学院共同开发。
消息称:“全球首次在乌兹别克斯坦研发出添加天然丝纤维的造纸技术,该技术具有增强纸币、证券和其他文件的保护性能。”
该发明可以将贵重纸张与其他类型纸张区分开,因为在其保护元素中加入了天然丝纤维。
在制造过程中,天然丝纤维被添加到纸浆中,然后用荧光溶液浸渍。当暴露在紫外线下时,丝蛋白颜色变深,从而起到防伪效果。
此外,通过添加相同厚度的天然丝纤维,纸张强度会增加数倍。
据悉,添加丝纤维的造纸技术已引起国际纸币、保密文件和纸张生产公司专家的极大兴趣。
乌中央银行下属的“Davlat belgishi”公司,是乌兹别克斯坦唯一一家纸币和其他类型保护纸张、货币、护照、硬币和其他国家重要文件的生产商。
丝纤维为什么能有这么大的作用,它究竟是一种怎样的材料?
丝纤维
大自然为制备高性能纤维提供了丰富的材料来源和设计灵感。许多天然纤维如天然蚕丝、蜘蛛丝等具有轻质、高强、高韧的特点,通过模仿天然纤维结构以及天然纺丝过程,可以开发出各种高强生物基纤维。
其中,柔丝纤维是一种新型功能性保健纤维,它不仅具有天然纤维的优良性能,而且具有合成纤维的优良物理、化学性能。柔丝纤维对人体有良好的保健功效,它能滋润皮肤及护肤健体,开发的产品性能良好,尺寸稳定,服用性能好,产品档次高;加工的布料华贵典雅,舒适性好,悬垂性好,光泽柔和,生产中无污染,有利于环境保护。柔丝纤维的出现,满足了消费者对舒适性、卫生性及保健等多方位的追求,开发的产品种类繁多,市场前景十分广阔。
从古至今,人类一直从大自然中获取动物纤维(如蚕丝、羊毛)和植物纤维(如木材、棉、麻)。这些天然纤维质量轻、强度高、生物相容性好,并且可持续生产。例如,天然蚕丝用作纺织品在中国已有5000多年的历史,而第一种人工合成纤维尼龙在20世纪30年代才被发明出来。更令人惊奇的是,丝纤维具有出色的力学性能,其韧性均优于钢丝、碳纤维和各种合成纤维。这无疑吸引了科学家和工程师去探究天然纤维的结构与其性能之间的关系,并通过不断向大自然学习以制备高性能纤维。
与贝壳和骨等轻质高强的生物材料一样,天然纤维具有从分子到宏观尺度的多级结构。动物纤维中的蛋白质分子或植物纤维中的纤维素分子先形成聚集态结构,然后组装成纳米纤维,再进一步聚集成宏观尺度的纤维(图3)。天然纤维通常还结合了刚性域和柔性域:以蜘蛛丝为例,作为刚性域的结晶区决定了其强度,而作为柔性域的非晶区则决定了其韧性。除了优异的力学性能,天然纤维还具有多功能性。
例如,蜘蛛网可以集水,这源于蜘蛛丝表面周期性的纺锤结拓扑结构;北极熊的毛呈现出中空多孔结构,这使其能够在极寒环境下高效保暖。虽然天然纤维的组分选择非常有限(通常为蛋白质或多糖),但在长期的进化过程中它们的性能得到了持续的优化,而这是通过构筑多级结构的策略来实现的。因此,大自然为制备高性能纤维提供了诸多有益启示。此外,与制备人工合成纤维往往需要高温高压等严苛条件相比,动物丝则是在常温常压下由蛋白质水溶液形成的,这一点充分显示了天然纺丝系统的节能优势。
有鉴于此,研究人员通过模仿天然纤维结构以及天然纺丝过程,开发出各种高强生物基纤维。同时,通过功能化改性,这些纤维被赋予了出色的热学、磁学、光学、电学和生物学性能,从而大大拓展了它们在智能纺织、电子传感和生物医疗中的应用。
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