想象一下，如果能給紙張穿上一件既柔軟又防水的"鎧甲"，讓它像塑料一樣不漏水，卻又能像紙一樣自然降解,那該有多好?

現在，這個夢想已經成為現實。日本科學家開發出了這種創新技術，能讓普通的紙張搖身一變成為塑料的綠色替代品。更不可思議的是，這種紙飛機能夠承受7馬赫的風洞試驗！

【注：原始圖片源于此論文。上圖（a)為涂層紙飛機在風洞中。下圖是在7馬赫風力下產生的沖擊波。】

這項技術就像是給紙纖維穿上了一件特殊的"透氣雨衣"。科學家們使用一種叫做硅烷的化合物，讓它在紙纖維表面形成一層僅有幾微米厚的多孔涂層。這層涂層就像是由無數微小的"蜂窩"組成，讓紙張既能防水又保持柔韌。通過將紙或紙制品浸入主要由烷氧基硅烷組成的低粘度液體中，然后在環境條件下干燥，在纖維素的纖維上會均勻形成幾微米厚的多孔二氧化硅樹脂層，多孔的二氧化硅樹脂層為紙提供了出色的耐久性和防水性，同時保留了紙張原有的質地和柔韌性。由此得到的有機-無機復合材料可以替代許多塑料產品，并且在自然環境中很容易分解，不會造成污染。

【此圖為論文中利用超涂層在構成紙的纖維素纖維上形成二氧化硅膜的示意圖。首先，涂料溶液中的甲基三甲氧基四氫化硅分子（圖左上方）會與紙和空氣中存在的水分子發生水解反應，生成Si–OH四氫化硅醇基。然后，兩個甲基三甲氧基四氫化硅分子的四氫化硅醇基通過脫水反應形成硅氧烷鍵連接。最后，甲基三甲氧基四氫化硅分子的四氫化硅醇基與纖維素纖維上的羥基發生脫水反應，通過Si–O–C鍵固定在纖維的表面（圖右下方）。在生成的硅氧烷網絡中有大量空隙，因此紙張非常柔軟，而殘留在空隙中的甲基（R）具有防水性。】

這個過程設計的非常巧妙，就像是在紙纖維上編織一張精密的網。首先，科學家們用一種特殊的"引子"(四異丙基鈦酸酯)來啟動反應，就像是編織時的第一針。然后，硅烷分子們就會自動地"手拉手"，在紙纖維表面形成一層保護網。這層網既緊密地"握住"紙纖維，又保持著呼吸般的多孔結構。這種二氧化硅涂層紙對人體無害，因為添加物不含有有機氟化合物、硼化合物或烷基三烷氧基硅烷。經過處理的紙張展現出了令人驚嘆的性能：

Ⅰ.它能在水中泡上72小時而不變形

Ⅱ.保持原有的柔韌度，可以隨意折疊

Ⅲ.強度大大提升，甚至能制作經得起高速氣流沖擊的紙飛機

Ⅳ.最重要的是，它在自然環境中可以安全降解

【注：圖(b) 為涂料溶液固化后形成的塊狀體。圖(c)為滴到涂層紙上的水滴 。圖(e)為涂布了超涂層的紙制品 。圖(d)為有涂層（左）和無涂層（右）紙吸管在水中浸泡3天后的照片。】

這項技術的意義遠不止于此。在我們的世界里，每年有數以百萬噸的塑料垃圾進入海洋和土壤，形成難以降解的微塑料，威脅著海洋和陸地生態系統。這種改良后的紙張，不僅能在日常生活中替代大量的一次性塑料制品，還能在使用后安全地回歸自然界，不會留下永久的環境負擔。

這好比一個循環：從樹木和植物中獲取纖維造紙，通過環保的方式強化紙張性能，使用后又重新回歸自然。這種技術展示了科學創新的力量，也體現了人們追求與自然和諧共處的智慧。

對于未來，這項創新具有深遠的意義。它告訴我們，解決環境問題并非只有依賴限制和禁止。通過科技創新，我們可以找到既滿足人們的需求，又友善于環境的方案。這也是可持續發展的真諦:在滿足當代人需求的同時，不影響下一代人滿足其需求的一種能力。

正如這項研究展示的那樣，人類的創造力是無限的。通過不斷創新，人們是能夠找到與自然和諧共處的方式,并為以后留下一個藍色星球。

圖片引用及論文出處：

Modern Alchemy: Making “Plastics” from Paper. Yoko Iwamiya, Masayoshi Kawai, Daisuke Nishio-Hamane, Mitsuhiro Shibayama, and Zenji Hiroi. Industrial & Engineering Chemistry Research 2021 60 (1), 355-360。DOI: 10.1021/acs.iecr.0c05173

來源: 原創