仅二十成本卖上千，美日靠一张纸大发横财！
有一种纸它既能包住火，还能抗电击。
对，你没听错！
近期，国际纳米材料领域权威期刊《美国化学学会·纳米》发表了一篇关于造纸术的相关成果，本人看完后，颇为振奋！
这项伟大成果正是由湖南大学材料科学与工程学院教授王建锋研发出的一种高端云母基纳米纸材料。（什么？又是一技术名词？不懂没关系，咱也不是科研人员，下面就以科普的角度满足满足各位的好奇心）
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为何说它？工业从某种角度上来说，是决定着国民经济现代化的速度、规模和水平，我国享有世界工厂之美誉，近年来轻工业技术的进步也是众目昭彰的，但也存在着不少难以攻破的难题。其中“芳纶纸”（云母基纳米纸材料）技术就是其中一项难以攻克的难题。
现代电气设备向小型化和高功率的飞速发展，对电绝缘材料的需求及各项性能也提出了更严格的要求。“芳纶纸”（云母基绝缘材料）正广泛用于绝缘领域，虽然中低端的云母基绝缘材料已被国内企业所掌握，然而高端的云母基绝缘材料严重依赖于从国外进口。你可别觉得它的成本有多高（成本仅20元），美日能卖到上千！仅靠这一种纸每年就能赚数十亿，你说气不气人？
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芳纶纸究竟有多神奇？你可能从来没听过，它主要是将芳纶短纤维和芳纶沉析纤维经过特殊的方式制造而成。相当于一种纤维纸质，外形类似于蜂窝，可以在机械导电零件当中发挥绝缘体的作用。
它的运用的领域非常广。因具有高强度、质轻、耐高温、耐酸碱、阻燃和绝缘等多种性能，在军工业、航天和轮船建造等领域有着广泛应用。
目前，美、英等发达国家的防弹衣均为芳纶材质，芳纶防弹衣、头盔的轻量化，可有效提高军队的快速反应能力和杀伤力。在海湾战争中，美、法飞机就曾大量使用了芳纶复合材料。
除了军事上的应用外，还应用于航天器中，大大缩减了其整体质量以此来降低制造成本。以及用于我国轨道交通等民用领域，可有效降低高速列车的能耗和噪音，同时也是高铁上重要的高温绝缘材料，速度高达200公里/小时以上的高铁动车都需要大量使用芳纶纸蜂窝。
然而，此前该类材料完全被美日等国所垄断。特别是美国杜邦公司，经过50年发展，已开发出第三代高性能芳纶纸（云母/芳纶微米Nomex 818。）可谓是该领域的老大哥，日本则是在1972年将芳纶纸商业化，在市场上也占据有利地位。
如果只是这样，倒也无大碍。总不能什么技术都我国领先世界吧，总得发扬发扬传统美德，分一分羹给邻国吧。然而，事实是，美国只对我国出口性能较差的第一代产品，导致我国高端芳纶材料受制于人，还要“看人眼色”。
基础即是核心，基础材料被长期垄断，这无疑是又一卡脖子技术。
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其实早在上个世纪20年代，中国就开始了关于芳纶纸技术的研究。但国产化技术研发较为缓慢。仅仅是芳纶纸原料比例上的研究就耗费了数十年之久。其次，国外公司对核心技术的封锁垄断等原因，导致我国芳纶纤维的技术水平、产品档次及生产能力都与国外发达国家存在着一定的差距。近几年，我国电子、建筑、轮胎工业迅速发展，也使得我国芳纶用量迅猛增长。
中国向来最不缺的就是钻研精神，也正是因为它在国内是新生事物，市场还远远没有饱和，才值得我们去关注、去研发。
现在，湖南大学王建锋教授课题组受天然珍珠质分层结构中的三维（3D）几丁质纳米纤维框架的启发，研发出一种高端的云母基纳米纸材料。这类“纳米纸”：不但能包住火，还能抗电击！一举打破国外对我国的技术封锁，为我国新型国防装备研制也提供了材料保障。
上述纳米纸，正是王建锋教授课题组基于剥离的芳纶纳米纤维和云母纳米片，运用仿生结构设计理念，采用溶胶-凝胶-薄膜转换技术，大面积制备出云母基纳米纸，显示了超大的应变（78.9%）和超高的韧性(109 MJ/m3）。
有多牛？
其断裂应变是之前文献报道的仿贝壳薄膜材料的4-240倍，其韧性是之前文献报道的仿贝壳薄膜材料的6-220倍。更重要的是，这些优异的力学性能与高电压击穿强度（164 KV/mm）、良好的耐热性（玻璃化转变温度268 ℃，热分解温度565 ℃）、阻燃性、耐有机溶剂性能有效集成，显著超过了国外的各种云母基绝缘材料。（此处应有喝彩声）
此外，王建锋教授课题组成功证明了其以纳米带的形式连续生产。出色的多属性组合和连续的生产能力使基于云母的纳米纸成为小型化大功率电气设备中非常有希望的电绝缘材料。
别急还没夸完，拉伸强度是上述所提到美国杜邦公司云母/芳纶微米纸Nomex 818的5倍，断裂应变是Nomex 818的45倍，耐电击穿强度是Nomex 818的5.5倍，耐热性能与Nomex 818相当。
下面略微有点费脑细胞
自然界中，贝壳珍珠层是由大量碳酸钙片和少量甲壳素纳米纤维等有机物组成，高强度的甲壳素纳米纤维则构成了三维有机层状框架，大量碳酸钙片有序嵌入到该三维框架中，就形成层状复合结构，使得贝壳珍珠层在线弹性变形后能够屈服并产生塑性变形，达到高拉伸强度和高韧性。
粘性溶胶
将芳纶微米纤维在二甲基亚砜/强碱体系中通过去质子化剥离成纳米纤维，并将其与剥离的单层云母纳米片混合，就形成粘性溶胶；
水凝胶
采用水浸泡重新质子化的方法就可以将溶胶转变为水凝胶。
复合薄膜
最后，干燥水凝胶将其转换为大面积层状复合薄膜，微观上，云母纳米片有序嵌入到三维芳纶纳米纤维框架中，就形成了层状复合结构。
在上述大面积制备的基础上，王建锋团队还自行设计加工了一套装置，该装置主要由注射系统、口模、水槽和传送带组成。基于该装置，实现了云母基纳米纸的连续化制备，证明该溶胶-凝胶-薄膜转换技术在工业生产上具有良好的可扩展性。
延伸话
当下，中国芳纶纸市场处于快速增长状态，中国芳纶纸的生产量从390吨增长到1072吨仅仅用了四年时间。而且中国目前的一些芳纶纸制造公司，比如泰和新材、常熟兆达、广东彩艳和中晨蓝光等均已实现了芳纶纤维工业化发展的目标。越来越多的国内厂商正朝着纤维工业化发展目标，不断前行！
王建锋，男，湖南大学材料科学与工程学院教授博士生导师，湖南大学岳麓学者，湖湘高层次人才聚集工程-青年创新人才聚焦于研究纳米材料的剥离和分散，进而仿生序构高分子纳米复合材料，研究其力学和多功能特性，推动纳米材料的工业化应用。
目前共发表论文33篇，以第一作者/通讯作者发表SCI论文22篇，被引用1300余次；获中国发明专利授权6项，获美国发明专利授权1项，完成专利转让1项。
王建锋教授这项“造纸术”已申请发明专利。相关研究成果发表在国际纳米材料领域权威期刊《美国化学学会·纳米》上。
该研究成果发表在《ACS Nano》上，题目为“A Bioinspired Ultratough Multifunctional Mica-Based Nanopaper with 3D Aramid Nanofiber Framework as an Electrical Insulating Material”。硕士生曾繁展为第一作者，王建锋教授为通讯作者。 | 本文仅代表作者观点，不代表最前延观点
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