پاره کردن کاغذ دیگر کار ساده ای نیست

کاغذی به سختی فولاد

پاره کردن کاغذ دیگر کار ساده ای نیست زیرا با تلاش محققان نوع جدیدی از کاغذ تولید شده که حتی از آهن هم سخت تر است.

این "نانو کاغذ" که از استحکام فوق العاده ای برخوردار است از یک ماده طبیعی ساخته شده است که در کاغز معمولی هم وجود دارد. سلولز، که اصلی ترین جزء تشکیل دهنده دیواره سلولی گیاهان و فراوان ترین ترکیب حیاتی روی زمین است در استحکام بخشیدن به این کاغذ تاثیر بسیار زیادی دارد.

در دیواره های سلولی گیاهان، مولکول های سلولز با پیوند خوردن به یکدیگر فیبرهایی با قطر 20 نانومتر تولید می کنند که حدودا 5 هزار با از موی انسان باریک تر هستند. این فیبرها با اتصال به یکدیگر شبکه مستحکمی را تشکیل می دهند که در ساختار دیواره های سلولی به کار می رود.

نانوفیبرهای سلولز که ابعاد در حد نانو، استقامت بالا و سختی زیاد از ویژگی های آنها است، عامل اصلی استحکام سلول های گیاهی محسوب می شود. در روش قدیمی تولید کاغذ، فرآیند مکانیکی تبدیل خمیر چوب به کاغذ به گونه ای بود که فیبرهای تشکیل دهنده سلولز را به طور کامل از بین می برد و بدین ترتیب استحکام کاغذ به میزان قابل توجهی پایین می آمد.

در روش جدید ابتدا با اضافه کردن آنزیم هایی به خمیر چوب و سپس ضربه زدن با یک وسیله مکانیکی، آنرا به اجزای بسیار کوچک تجزیه می کنند. بدین صورت سلولز به فیبرهای تشکیل دهنده اش تجزیه می شود و در نهایت فیبرهای سلولز که به صورت معلق در آل قرار دارند به دست می آید. بعد از خشک کردن آب، فیبرها با یکدیگر پیوند هیدروژنی و شبکه بسیار مستحکمی را تشکیل می دهند که در واقع همان ورقه نانوکاغذ است.

مقاومت کششی این نانو کاغذ حدود 214 مگاپاسکال ارزیابی شده است که از آهن مستحکم تر و تقریبا در حدود فولاد است. جالب است بدانید که مقاومت کششی کاغذ معمولی کمتر از یک مگاپاسکال است.

راز استحکام نانو کاغذ فقط در آسیب ندیدن فیبرهای سلولز نیست، بلکه نحوه چیده شدن آنها در کنار یکدیگر برای تولید شبکه نیز بسیار تاثیرگذار است. با وجود پیوندهای بسیار قوی بین فیبرها، آنها به آسانی روی یکدیگر می لغزند تا بتوانند فشار ناشی از کشش ها و نیروهای وارد شده به نانوکاغذ را به خوبی تحمل کنند.